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    三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標，隨著人們對電能質(zhì)量要求的提高 電壓不平衡問題正受到越來越多的關注。不平衡的電網(wǎng)電壓會影響接入設備的正常工作。而像片區(qū)的風力發(fā)電機場，電網(wǎng)電壓不平衡情況下，會造成運行中的電機系統(tǒng)過流，不對稱運行等，嚴重情況下要求停機，而非計劃的停機不僅可能帶來設備的損壞，還會產(chǎn)生大量的搶修、檢修費用，影響生產(chǎn)和加工進度，造成巨大損失。另外電機的設備故障可能反過來對電網(wǎng)造成沖擊，廢品的產(chǎn)生、設備跳閘、生產(chǎn)線停滯運行、電網(wǎng)沖擊等等，對資產(chǎn)損失和區(qū)域經(jīng)濟造成嚴重影響。 

　　三相電壓不對稱時，可利用對稱分量法將電壓分解成正序、負序和零序分量。當定子繞組為三角形接法時，零序電壓對異步發(fā)電機運行一般影響不大；但負序電壓將會使異步發(fā)電機的轉矩減小，損耗增大，溫升上升，影響發(fā)電機的壽命，嚴重地影響了風電機組的壽命，特別是負序分量引起的附加轉矩會導致機組振動異常，對齒輪型、主軸、軸承等造成疲勞損耗，影響其壽命。所以對風電機組三相電源的電壓不平衡度必須有一定限制。

　　表1 電壓不平衡率對異步發(fā)電機電流不平衡率的影響

　  不對稱電壓將造成三相電流不對稱，其電流不平衡率為電壓不平衡率的7～10倍（見上表）。 據(jù)統(tǒng)計，3.5%的不平衡電壓使異步發(fā)電機的損耗增加約20%。因此，根據(jù)標準規(guī)定，異步發(fā)電機電源電壓的負序分量不應超過正序分量的1%；異步發(fā)電機任意一相的電流與三相電流平均值之差不應超過平均值的10%。

　　風機三相電流不平衡的主要原因就是并網(wǎng)節(jié)點三相電壓不平衡引起的。解決風機三相電流不平衡的思路只能從風電場內(nèi)部入手，這樣就存在兩種解決方式：一是站內(nèi)35kV集中電壓補償；二是在箱變低壓側690V分布式補償。無論是35kV集中電壓補償還是箱變低壓側補償，目前有兩種比較經(jīng)濟的方案可以選擇：SVC和SVG無功補償方案。 

　　SVC無功補償方案： 

　　無論是35kV高壓側或箱變低壓側690V無功補償采用SVC結構，其基本原理是一樣的，都是直接采用晶閘管和電感、電容的組合結構，通過控制電感和電容的接入大小來實現(xiàn)容性無功和感性無功的補償。 

　　圖1 無功補償裝置SVC主電路拓撲

    如圖1所示的主電路拓撲，三相電壓均進行實施檢測，例如當A相電壓高于三相電壓的平均值，且電機運行在發(fā)電狀態(tài)時，控制A相電容支路的晶閘管開通角度，電容支路提供無功支撐，A相電網(wǎng)支路的容性無功電流分量增加，電網(wǎng)等效電抗壓降增大，使得PCC節(jié)點電壓降低，直至達到三相平均值。 

　　SVC補償方案成本較低，無論是高壓側還是低壓側補償方案整體成本大概在400-600萬左右，只需要晶閘管和電感電容構成支路即可，結構簡單，只需根據(jù)不平衡電壓大小進行分相的晶閘管導通角控制。SVC補償方案是依賴于電網(wǎng)的等效阻抗進行補償，適應性低。另外導通角控制方式會給電網(wǎng)帶來較大的低次諧波污染，這在輸電上網(wǎng)過程中是不允許的。另外SVC補償方案從理論上是可行的，但是采用高壓不平衡電壓補償方式時還需要得到當?shù)仉娋W(wǎng)公司的批準，另外實際運行效果還需要現(xiàn)場運行驗證，實際利用來補償不平衡電壓部分的容量利用有限，同時還要防止存在無功過補所帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定風險。 

　　低壓SVG補償方案： 

　　圖2 低壓側SVG主電路拓撲

　  低壓側SVG方案是將三相逆變器結構通過LC濾波電路與電網(wǎng)連接，首先檢測低壓側電網(wǎng)電壓，把電機端不平衡電壓分解為正序和負序分量，然后通過SVG把電機端的負序電壓控制為0，即通過SVG補償?shù)臒o功電流在站內(nèi)箱變變壓器漏抗上的壓降不一樣把箱變低壓側電機端的電壓補償平衡。

　　SVG補償方案補償?shù)碾娏鳛闊o功電流，不吸收電網(wǎng)的有功功率，效率高，都能夠?qū)﹄娋W(wǎng)電壓進行線性補償。但從經(jīng)濟成本上看，低壓側SVG補償方案要比高壓側SVC補償方案成本要低，而且安裝不占額外空間，可以直接放入塔筒內(nèi)，維護方便。 

　　根據(jù)以上分析，低壓側SVG方案來解決風電場風機的三相電流不平衡問題是一種非常好的選擇。