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1項目概述

山西省太古縣風(fēng)光發(fā)電有限公司20MW農光互補發(fā)電項目位于山西省晉中市太谷縣水秀鄉東懷遠村，項目總裝機容量20MW，已于2015年底并網(wǎng)發(fā)電。

 
圖1光伏現場(chǎng)

本項目總占地面積700余畝，本著(zhù)以經(jīng)濟效益為中心，以技術(shù)創(chuàng )新為突破口的原則，按生態(tài)農業(yè)模式的要求，科學(xué)、合理地選擇種植品種、規模及生態(tài)鏈，組織生產(chǎn)，提高農產(chǎn)品的附加值。

項目建成投產(chǎn)后，年均發(fā)電量約為2700萬(wàn)度，25年發(fā)電總量約為67500萬(wàn)度，共可節約標準煤約24.3萬(wàn)噸，減排二氧化氮約67.3萬(wàn)噸，二氧化硫約2.0萬(wàn)噸，氮氧化物約1.0萬(wàn)噸，碳粉塵排放量約18.4萬(wàn)噸。

本項目的建成投產(chǎn)可在一定程度上調整當地電力產(chǎn)業(yè)結構，解決當地政府的節能減排任務(wù)；光伏農業(yè)大棚可為當地提供無(wú)公害、綠色優(yōu)質(zhì)保健農產(chǎn)品，豐富城鎮居民的餐桌，提高人們的生活質(zhì)量，同時(shí)該項目可作為產(chǎn)學(xué)研基地及現代科技農業(yè)產(chǎn)業(yè)示范基地，促進(jìn)該區域經(jīng)濟的可持續發(fā)展。

為了提高電網(wǎng)電壓的穩定性，降低大型光伏電站對電力系統的沖擊，要求大型光伏電站必須具備一定的低電壓穿越能力。如果單純依靠光伏變流器本身的功能，大型光伏電站的低電壓穿越能力較弱，根據《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規定》Q(chēng)/GDW 617-2011要求“大中型光伏電站應配置無(wú)功電壓控制系統，具備無(wú)功功率及電壓控制能力。根據電力調度部門(mén)指令，光伏電站自動(dòng)調節器發(fā)出（或吸收）無(wú)功功率，控制光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓在正常運行范圍內，其調節速度和控制精度應能滿(mǎn)足電力系統電壓調節的要求。低電壓穿越過(guò)程中光伏電站宜提供動(dòng)態(tài)無(wú)功支持?！薄禛B/T29321-2012光伏發(fā)電站無(wú)功補償技術(shù)規范》中5.2條款要求，“光伏電站無(wú)功補償裝置應能夠跟蹤光伏電站處理的波動(dòng)及系統電壓控制要求，并快速響應。動(dòng)態(tài)無(wú)功響應時(shí)間應不大于30ms?！痹摴夥娬緲I(yè)主通過(guò)招標方式，選擇了新風(fēng)光生產(chǎn)的FGSVG-3.0/35T-O型高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償和諧波治理裝置，配置在光伏發(fā)電現場(chǎng)，用于電網(wǎng)無(wú)功補償和諧波治理，設備一次成功投運，達到了預期目的。
2 FGSVG系列產(chǎn)品特點(diǎn)：

FGSVG系列產(chǎn)品采用現代電力電子、自動(dòng)化、微電子及網(wǎng)絡(luò )通訊等技術(shù)，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無(wú)功功率理論和給予同步坐標變換的功率解耦算法，以設定的無(wú)功性質(zhì)及大小、功率因數、電網(wǎng)電壓為控制目標運行，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調節無(wú)功輸出，并能實(shí)現曲線(xiàn)設定運行，提升電網(wǎng)質(zhì)量。
  易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿(mǎn)足用戶(hù)對提高輸配電網(wǎng)絡(luò )的功率因數、治理諧波、補償負序電流的迫切需要，做出相應設計，具有以下特點(diǎn)：
（1）模塊化設計，安裝、調試、設定方便。
（2）動(dòng)態(tài)響應速度快，響應時(shí)間≤5ms。
（3）在補償容量足夠的前提下，輸出電流諧波(THD)≤3%.
（4）多種運行模式極大的滿(mǎn)足用戶(hù)需求，運行模式有：恒裝置無(wú)功功率模式、恒考核點(diǎn)無(wú)功功率模式、恒考核點(diǎn)功率因數模式、恒考核點(diǎn)電壓模式、恒考核點(diǎn)無(wú)功功率模式2,目標值可實(shí)時(shí)更改。
（5）實(shí)時(shí)跟蹤負荷變化，動(dòng)態(tài)連續平滑補償無(wú)功功率，提高系統的功率因數，實(shí)時(shí)治理諧波，補償負序電流，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。
（6）抑制電壓閃變，改善電壓質(zhì)量，穩定系統電壓。
（7）FGSVG電路參數精心設計，發(fā)熱量小，效率高，運行成本低。
（8）設備結構緊湊，占地面積小。
（9）主電路采用IGBT組成的H橋功率單元串聯(lián)結構，每組由多個(gè)相同的功率單元組成，整機輸出由PWM波形疊加而成的階梯波，逼近正弦，經(jīng)輸出電抗器濾波后正弦度好。
（10）FGSVG采用冗余性設計和模塊化設計，滿(mǎn)足系統高可靠性的要求。
（11）功率電路模塊化設計，維護簡(jiǎn)單，互換性好。
（12）保護功能齊全，具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、光纖通訊故障、單元過(guò)熱、不均壓等保護，并能實(shí)現故障瞬間的波形錄制，便于確定故障點(diǎn)，易維護，運行可靠性高。
（13）人機界面友好顯示，對外通訊提供了RS485、以太網(wǎng)等接口，采用標準MODBUS通訊協(xié)議。除具有實(shí)時(shí)數字量及模擬量的顯示、運行歷史事件記錄、歷史曲線(xiàn)記錄查詢(xún)、單元狀態(tài)監控、系統信息查詢(xún)、歷史故障查詢(xún)等功能外，還具有送電后系統自檢、一鍵開(kāi)停機、分時(shí)控制、示波器（AD通道強制錄波）、故障瞬間電壓/電流波形記錄等特色功能。
（14）FGSVG設計包含與FC配合使用的接口，實(shí)現定補和動(dòng)補的有效結合，為用戶(hù)提供更經(jīng)濟、更靈活的方案。
（15）投切時(shí)無(wú)暫態(tài)沖擊，無(wú)合閘涌流，無(wú)電弧重燃，無(wú)需放電即可再投。
（16）與系統連接時(shí)，不需要考慮交流系統相序，連接方便。
（17）可并聯(lián)安裝，極易擴展容量。并機運行使用光纖通訊，通訊速度快，能夠完好的滿(mǎn)足實(shí)時(shí)補償的要求。

 
圖2現場(chǎng)整體外觀(guān)圖

3現場(chǎng)接線(xiàn)方式

現場(chǎng)采用降壓式接入方式，10kVSVG通過(guò)變壓器接入35kV電網(wǎng)，考核點(diǎn)在35kV側，SVG通過(guò)并網(wǎng)變壓器接入電網(wǎng)，變壓器接入點(diǎn)與考核點(diǎn)相同。如圖3所示。PT信號連接到PT1，并且二次接線(xiàn)端子PTA1與接入點(diǎn)電網(wǎng)一次端  子A必須是同一相；PTB1與接入點(diǎn)電網(wǎng)一次端子B必須是同一相，PTC1與接入點(diǎn)電網(wǎng)一次端子C必須是同一相。PT1用于SVG計算并網(wǎng)同步信號，還用于計算考核點(diǎn)處的無(wú)功。

圖3 SVG現場(chǎng)接線(xiàn)圖

4現場(chǎng)調試
現場(chǎng)安裝完成后可進(jìn)行調試?，F場(chǎng)調試包括模擬調試與并網(wǎng)調試兩部分。
4.1模擬調試

主要是與現場(chǎng)高壓開(kāi)關(guān)柜的連鎖調試、現場(chǎng)與后臺的通訊對接及與變壓器的保護對接及與戶(hù)外隔離刀閘的對接等。

與高壓開(kāi)關(guān)柜的連鎖包括高壓合閘允許信號、高壓就緒信號及SVG故障連跳高壓信號。合閘允許及連跳高壓都是SVG給現場(chǎng)高壓開(kāi)關(guān)柜的信號，而高壓就緒信號則是現

高壓開(kāi)關(guān)柜給SVG的信號，可將SVG與現場(chǎng)高壓開(kāi)關(guān)柜對接后進(jìn)行調試，直到信號都正常。

現場(chǎng)與后臺的通訊調試主要是SVG與后臺的信號與操作命令的傳輸。包括SVG傳給后臺的遙信、遙測信號以及后臺控制SVG的遙調、遙控指令?？赏ㄟ^(guò)人機界面的“信息查詢(xún)”/“遙信遙測”界面模擬生成數據，每個(gè)地址里生成不同的數據，在界面上觀(guān)測看到的數據是否與生成的一致進(jìn)行對比調試。如圖4所示。

 
圖4通訊點(diǎn)表圖

變壓器的保護調試包括變壓器的超溫、超壓、油壓低報警及瓦斯高報警等，可對照變壓器的圖紙一一對接進(jìn)行模擬調試。
戶(hù)外隔離刀閘的調試包括主刀、地刀的合分，是否到位，是否分合靈便，主刀與地刀在人機界面上的顯示狀態(tài)與實(shí)際是否相符，等等，都要進(jìn)行相應的調試。
以上調試正常后，還要模擬運行一下，看風(fēng)機的運轉方向是否與風(fēng)機所表示的方向一致，以免運行時(shí)風(fēng)機反轉造成單元或整機過(guò)熱保護而跳閘。
4.2并網(wǎng)調試
并網(wǎng)調試必須在模擬調試都正常的情況下進(jìn)行帶高壓調試。調試的難點(diǎn)主要在PT信號與一次線(xiàn)的相序查找上，若相序不對，勢必造成SVG的輸出與電網(wǎng)不同步而過(guò)負荷跳閘。
利用SVG上主電高壓時(shí)對單元內的電容的充電電流，以及合閘閉合接觸器時(shí)的充電電流與一次電壓采集的波形相比較，電流與電壓相位一致就說(shuō)明相序正確，否則就不對，可通過(guò)調整PT到SVG的二次線(xiàn)的順序（三線(xiàn)六種接法，即ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA）進(jìn)行調整，直到觀(guān)測到的波形如圖5所示才為正確。

 
 
圖5相序檢測波形圖

波形正常后，才能開(kāi)機運行，首次開(kāi)機要先限制功率，額定功率改為0.5MVar，額定電流改為20A，運行模式改為恒功率模式，即手動(dòng)調節模式，無(wú)功給定設置為0.1MVar，點(diǎn)擊開(kāi)機按鈕，觀(guān)察裝置實(shí)際輸出的無(wú)功是否基本等于設定值，以及裝置電流是否正常。正常后，逐步放大功率限制值直到額定值。在整個(gè)手動(dòng)調試期間，不出現保護，即表明并網(wǎng)成功，如開(kāi)機保護，可以在“故障錄波”界面觀(guān)測保護時(shí)的三相電網(wǎng)電壓及三相裝置電流，并網(wǎng)失敗的原因可能是PT信號線(xiàn)與一次端子不對應。

對于CT的對接，可以通過(guò)SVG裝置與后臺的系統無(wú)功、有功及電流進(jìn)行對比。如圖6所示。若沒(méi)有可以對比的數據，可以讓SVG工作在手動(dòng)控制模式，并網(wǎng)使SVG輸出無(wú)功，假如負載沒(méi)有投入，則系統上的無(wú)功、有功、電流應該與SVG裝置輸出一致，如果負載在運行，可以設置SVG輸出與系統側不同性質(zhì)的無(wú)功，觀(guān)察能否抵消掉系統的無(wú)功，如SVG顯示系統無(wú)功為1MVar，并網(wǎng)后控制SVG輸出-0.5MVar無(wú)功，觀(guān)察系統無(wú)功是否從1MVar減小到0.5MVar。CT不正?？梢酝ㄟ^(guò)修改CT的設置“CT定義”和“工程變比”，其中“工程變比”可以根據需要設置成負數，實(shí)現反相的功能。

 
圖6系統數據圖

SVG計算的系統無(wú)功、負載無(wú)功正常后可以改為需要的自動(dòng)補償模式，第一次自動(dòng)模式需要限制額定功率、額定電流，工作正常后，再逐步放寬額定功率、額定電流的設置直到出廠(chǎng)額定值。
5系統運行情況

經(jīng)過(guò)認真調試，SVG裝置按用戶(hù)要求，已投入正常運行，現按功率因數自動(dòng)補償運行，功率因數設定值為97%，投運后工作正常，用戶(hù)十分滿(mǎn)意，如圖7是運行的人機界面圖。

 
圖7運行狀態(tài)圖

6總結

在新能源建設中，由于風(fēng)電、光電或水利發(fā)電一般都建設在較偏遠的地區，距離城市及用戶(hù)較遠，在負荷較重的情況下，電壓跌落較大，使電網(wǎng)電壓不穩定，功率因數較低，不能保證發(fā)電能量的正常傳輸。因此國家在推廣新能源的建設過(guò)程中，首先著(zhù)力推薦使用無(wú)功補償裝置，而現在無(wú)功補償的較先進(jìn)的技術(shù)就是SVG，即靜止無(wú)功發(fā)生器。通過(guò)去年我公司一批及在國外如墨西哥、朝鮮、蒙古、印度、印尼等國家SVG的應用，在產(chǎn)品性能、穩定性、可靠性及滿(mǎn)足用戶(hù)要求等方面都體現了極大的優(yōu)越性，主要表現在以下幾個(gè)方面：
（1）電網(wǎng)電壓穩定。SVG通過(guò)串聯(lián)于電網(wǎng)中的電感，時(shí)時(shí)監測SVG與電網(wǎng)端的電壓，當電網(wǎng)電壓高于SVG電壓時(shí)，SVG工作在感性運行模式，從電網(wǎng)吸收無(wú)功，當電網(wǎng)低于SVG電壓時(shí)，SVG工作在容性運行模式，向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功，從而保證電網(wǎng)的無(wú)功在可容許的范圍，保證系統的無(wú)功穩定，從而也穩定了電網(wǎng)電壓。
（2）增強輸電能力，降低了變壓器及線(xiàn)路的損耗，提高了到用戶(hù)的電能利用率，保證了可靠的供電能力。
（3）降低了電網(wǎng)的諧波，減小了無(wú)功損耗。SVG本身不產(chǎn)生諧波，而且在一定范圍內還有抑制諧波的能力。比起其他的無(wú)功補償模式，如SVC，電容組濾波等都有明顯的優(yōu)勢。
（4）穩定并提高了電網(wǎng)的功率因數，滿(mǎn)足了用戶(hù)對電網(wǎng)功率因數的要求，如本例光伏電站SVG始終穩定在97%左右，符合國家對電網(wǎng)的要求。
（5）節能降耗，提高了輸配電的效率。由于穩定了系統無(wú)功，減少了線(xiàn)路及變壓的損耗，客觀(guān)上節約了電能，實(shí)現了清潔能源供電，深受用電戶(hù)的青睞。
總之，SVG是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種有效、優(yōu)質(zhì)的無(wú)功補償措施。在新能源的建設中，值得大力推廣。