岳 峰
中广核新能源内蒙古分公司 内蒙古 呼和浩特 010020
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，作为新能源的重要组成部分，风能是一种可再生且无污染的能源，对风能的开发和利用得到了世界各国越来越多的关注和重视，与风电相关的技术和产业正在迅猛发展。文章分析了风电场中的无功补偿技术，总结了风电场无功补偿的特点，对无功补偿的方式进行了比较，提出了风电场中无功补偿的要点。
关键词：新能源场站；无功补偿装置；运行；故障
引言
风电场无功损耗计算及容量确定是目前风电场并网设计中的重要部分。目前对风电机组自身的无功补偿及相关控制策略已有深入研究。风电场正常运行时，电力通过风机箱变压器、汇集线路及升压变电站后送入电网，因此风电场的无功损耗来源于风机自身和各级变压器及线路，各级变压器及线路的无功损耗目前均要求风电场安装集中无功补偿装置来进行补偿。
1无功补偿装置的现状分析
无功补偿装置的发展极为迅速，现阶段无功补偿装置主要包括同步调相机、静止无功补偿器、静止无功发生器、电容器等几方面装置，以下主要对这几种无功补偿装置的现状进行分析。①同步调相机。在欠励磁运行的情况下，可将其作为无功负荷，能够吸收系统中的感性无功功率，有效降低系统运行的电压。另一方面，在过励磁运行状态下，可以将其作为无功功率的电源，能够实现对系统提供无功功率的作用，从而保证系统运行电压满足需求。从该无功补偿装置的实际运行来分析，能够有效稳定电压，但在相应速度上相对较慢，不符合当前动态无功调控的需求，而且由于该装置较为负责，更为装置维修增添一定的困难，并没有得到广泛的推广。②静止无功补偿器。简称SVC装置，该装置在运行的过程中是将能够吸收无功功率的电抗器以及发出无功功率的静电电容器并联在一起，并在使用过程中搭配相应的调节装置，能够实现对系统中无功功率的输入输出。该无功补偿装置具有较强的使用优越性，并被广泛应用到配电系统的运行中，其中电抗器主要负责吸收感性无功功率，而电容器则主要负责发出容性无功功率。该无功补偿装置在使用的过程中，具有对无功功率有着较强的平滑控制和较快的响应速度，再加上该装置的运行可靠性较高，而且装置使用便于维护，被广泛应用到电力系统中，对提高电力系统的运行效率有着极大地作用。③静止无功发生器。该无功补偿装置简称SVG，主要通过电抗器的方式或直接将自换向桥式电路并接到电网中，实现对电流侧电流的改变，并能够适当地调整交流侧电流的幅值和相位，最后得到符合系统运行要求的无功电流，避免对系统运行带来的影响，从而起到很好的调节无功功率的效果。该设备在使用的过程中具有较小的损耗，同时具有较好的控制效果，被广泛应用到电力系统中，而且，从实际的运行分析中了解到，该装置所带的谐波较少，具有较快的响应速度，适合在多个领域中应用。④电容器。电容器作为无功补偿装置的重要组成之一，在电容器应用的过程中可以有效减少电力系统线路上的流动感性无功，对电力系统实施无功补偿，保证电力系统的稳定运行。而从电容器的实际运行情况来分析，由于该装置具有补偿容量灵活可调、便于维护等特点，可以将其集中装设，也可以根据电力系统的实际运行情况对其进行分散装设实现补偿无功功率，也是在当前电力系统无功补偿应用的多组件，实现对电力系统进行调压，保证系统的稳定运行。
2新能源场站无功补偿装置运行注意事项
2.1并网试运行期内及时进行无功补偿装置性能试验
新建的新能源场站应按照规定及时进行无功补偿装置的“控制逻辑的合理性”“连续运行范围”“响应特性”“斜率特性验证”“电能质量测试”等性能试验，发现异常及时处理或改进，确保设备运行从源头抓起。
2.2串抗
为限制电容器的谐波、合闸涌流及短路电流，在并联电容器回路中的电源侧串联电抗器。荆门站使用了串抗率为５％和１２％的两种串联电抗器，串抗率为５％的串联电抗器主要用于限制３次谐波；串抗率为１２％的则主要用于限制３次、５次谐波。电容器在串联电抗器后，由于串联电抗器会抵消电容器的部分容量，因此电容器组实际的输出容量将小于电容器的额定安装容量。
2.3风电场中无功补偿的要点分析
由于风电场所处电网的特性和结构不同，风电场的无功配置也应作出相应调整，一般需要根据系统的实际情况作出计算分析，实现与并网系统相适应、协调。(1)为保证风电场的安全稳定运行，在采用有载调压变压器的基础上，合理的无功补偿可以控制高压侧的电压在允许范围之内，补偿设备通常可以采用动态调节型，使得相应的响应速度、调节步长可以满足风电机组的随机性以及功率快速变化的条件。(2)风电场配置的无功补偿装置应采用包括电压及功率因数动态控制的补偿装置，相应的响应速度达到秒级，静止无功补偿器可以考虑但不一定需要采用，风电场容量较大时最好不要采用分组投切的电容器。(3)在正常运行情况下突然出现风力发电机瞬时整体退出运行时，容性无功补偿设备应随之立即退出，以避免风电场的并网电压过高，过大超过允许值。
2.4巡检时注意温度、湿度情况
在无功补偿装置集装箱内加装温、湿度仪器，运行人员在巡回检查时注意观察设备温、湿度情况，发现接近或超过运行要求的温度或湿度时，及时采取措施，减少故障停机的情况。
2.5无功补偿方式和装置的比较
风电场中所采用的无功补偿方式主要有电容器组的自动补偿、动态补偿和静态无功补偿。电容器组的无功补偿方式由于不能实现平滑调节，并且不能实现感性无功的补偿，在系统运行中无法实现最佳补偿状态，响应速度慢，已逐渐被淘汰。目前，动态无功补偿装置主要有TCR（晶闸管控制电抗器）型SVC、MCR（磁控电抗器）型SVC等。TCR型SVC具有快速抑制电压波动，节约能源，能平滑地控制无功负荷的允许波动，负荷稳定，开发研究较早，目前国内应用较广。基于MCR的SVC型无功补偿装置由于起步较晚，目前应用还不广泛，其可靠性还需进一步调研。静止无功补偿器（SVG）则可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。将SVG安装在风电场的出口，根据风电场接入点的电压偏差量来控制SVG补偿的无功功率，能够稳定风电场节点电压，降低风电功率波动对电网电压的影响。TCR型SVC从20世纪80年代开始在我国投入使用。主要由控制柜、可控硅阀组（TCR）、相控电抗器、电容器和滤波电抗器（FC）组成。工作原理为根据检测将补偿电容设计成滤波支路形式全部投入，控制器通过光缆传输信号控制晶闸管的导通角，从而控制电抗器电感无功输出量抵消过补的电容无功，以达到补偿目的。
结语
采用无功补偿装置能够有效的确保电网的安全运行,对提高电网的安全经济运行有明显的效果,但是,我国目前无功补偿装置的容量任然是比较小的,对于一些大规模的电厂任然不能够满足其需求,因此,我们的技术人员要不断的对其进行开发与研究,充分的发挥其功能,为电网系统的安全运行提供更高的保障。
参考文献
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［2］王毅．复合开关在无功补偿中的应用［D］．山东大学，2011．
［3］王晓明．无功补偿装置的现状和发展趋势［J］．应用能源技术，2006(04):31-32．