动态无功补偿风力发电箱变 【技术领域】
本发明涉及风力发电技术领域，具体地说是一种动态无功补偿风力发电箱变。
背景技术
随着煤碳、石油等传统能源的日渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用，而风能就是可再生能源中最廉价、不污染环境的“绿色能源”之一，以风能作为动力源进行风力发电，将风能转化为人类可直接利用的电能，由于具有绿色环保，可再生性，一次性投资持续产生经济效益等特点，已成为新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一，越来越受到世界各国的重视。近年来，我国的风力发电事业也得到了很快的发展，风力发电对促进我国电源结构的调整，减少污染气体的排放而缓解全球变暖的威胁，减少能源进口方面的压力和提高我国能源供应的多样性、安全性都做出了积极的贡献。风力发电是一个集计算机技术、空气动力学、结构力学和材料科学、电力变配电输送技术等综合性学科的技术。目前，大多数风力发电机组都选用异步发电机，异步发电机的最大特点是需要从电网系统吸收相应的无功功率才可向外输出电能，即发电机的激磁无功电流以及定转子漏抗消耗无功电流要由电网提供，或由电容器补偿。若由电网提供，则使电网功率因数降低，导致电网损耗增大；若由电容器补偿，则需增加无功补偿设备。此外，风力发电厂在运行中还存在风力不足时小于额定功率发电功率因数低及风电谐波对功率因数造成的影响，为此，目前风电场大多数采用在变电站集中安装由电容器组成的无功补偿设备，为异步发电机提供发电时所需的无功功率和对其它影响功率因数的因素进行集中补偿，如图1所示。但由于风力发电场一般占地面积都很大，风机数量多且相距较远，并网线路往往长达几十甚至上百公里，采用这种集中补偿的方法，由于在并网线路上除了正常的有功功率外还同时存在着无功功率，因此这些线路导线的截面就必须加大很多，不但增加了建设成本，同时无功在电场内部的线路损耗也会产生很大的能源消耗。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服集中补偿方式解决功率因数低的问题所存在的以上不足，而提供一种能将变压器和风机产生的无功功率就近动态补偿，同时具有滤除谐波的功能，提高电网运行质量，节约整个风场投资、降低损耗，节约运行成本的带动态无功补偿风力发电箱变。
本发明是这样实现的，在每台风力发电机的输出箱变中增加相应的二次补偿设备，根据每台风力发电机的运行状况自动对其功率因数进行动态补偿，从而使每台风力发电机并网发电时的功率因数始终维持在±0.99左右。
风力发电机发出的690V三相交流电进入箱变经主开关1(低压断路器)后进入变压器2的低压端，升压到高压端电压为35KV，在箱变内的高压侧设一套动态无功补偿装置，由TCR(晶闸管控制电抗器)和TSC(晶闸管控制电容器)产生系统本地需要的各种无功功率，由Filters(滤波器组)滤除系统谐波，检测单元从电网取样分析发出控制信号，控制TCR、TSC各部分晶闸管的导通角，可以连续可调的改变补偿单元的总体电抗值，此电抗值并联到电网上相当于发无功功率补偿到电网中，由于此电抗值可以实现从感性到容性的连续可调，因此也就可以实现对电网功率因数的连续可调，最终实现快速、完全的无功补偿，Filters可以有针对性的进行设计，根据不同的情况选择不同结构和参数的滤波形式，以滤除某种或几种谐波。
采用本发明的动态无功补偿风力发电箱变，集箱变原有功能与动态无功补偿功能于一身，使风电场的设计省时省力；而且避免了风电场内部因无功的存在而造成的线路损耗，节约了能源；还能使风电场内部主回路截面积有效减小，节约投资节省原材料。
【附图说明】
图1为已有技术示意图。
图2为本发明示意图。
【具体实施方式】
如图2所示，本发明的主要组成：主开关1(低压进线断路器)：此断路器为智能断路器，本身具有多项完善的保护功能，根据需要可以带有计算机通讯接口，使整个风电场或多个风电场组成计算机控制系统(以太网)，实时远程在线监控、记录运行的各类参数，如电压、电流、功率因数、发电量等；可以通过计算机远程控制各台箱变的分合闸操作，真正实现电场控制自动化。
升压变压器2：油浸式升压变压器，主要由器身、油箱外壳、片式散热器、高压熔断器、高压负荷开关、高低压接线端子组成。根据需要变压器油的液位、温度、高低压接线端子温度、变压器瓦斯含量可以通过各类专用传感器输入计算机系统，实现计算机监控和异常报警功能。
动态无功补偿器3：主要由TCR、TSC和Filters组成
(1)、TCR(Thyristor Controlled Reactor)是晶闸管投切电抗器型静止动态无功补偿装置。由于单独的TCR只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。并联电容器后，使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率。TCR与TSC或FC滤波器配套使用，可实现对无功功率的连续调节。
(2)、TSC(Thyristor Switched Capacitor)是晶闸管投切电容器型静止动态无功补偿装置。电容器的投切开关为晶闸管，可断续调节补偿装置的无功功率，无谐波产生，可单独使用或与FC滤波器配套使用。
(3)、Filters滤波器组，滤除系统谐波。
本发明具有下列优点：
1、结构：将风力发电箱变地功能与以电力电子产品为主要控制元件的动态无功补偿、谐波治理功能有机的结合到一起，把原来的几个产品结合到一起，结构紧凑。
2、功能：将升压、动态无功补偿、谐波治理、风机保护的功能融合到一起，且实现自动化控制，功能强大。与传统的补偿方式相比，就近将无功和谐波补偿吸收。本设备的大量使用可以把无功和谐波做到细化控制，就近处理，不使其进入电网。
3、强大的自动控制功能：通过各类专用传感器把相关控制量输入以太网实时远程在线监控、记录运行的各类参数，且能实现异常报警，如电压、电流、功率因数、发电量、变压器油的液位、温度、高低压接线端子温度、变压器瓦斯含量、发电机主要部件的温度等，可以通过计算机远程控制各台箱变的分合闸操作。最终实现风电场的自动化，做到电场的无人值守。
4、经济效益：对电网的无功进行补偿的同时，改善电场内部的功率因数，使电场内部不存在无功损耗，提高了风力发电的利用率，同时无功电流的消除还会为电厂内部的电网建设节约大量资金。