风电系统的接入对电网谐波的影响.docx

风电场引起的谐波问题一般而言，理想电力系统应该具有单一频率，单一波形，若干电压等级的电能属性当 电压、电流为同样波形、同频同相时为电能传输的最高效率模式这同样也是电力产品生产、 传输、转换力求保证的最佳电能形式随着现在工业技术的发展，现代电力系统中正弦波形 畸变的问题越来越受到重视在电力系统中在电力系统中，波形畸变一般情况下并不是任意 的，多数畸变是周期性的，属于谐波范畴因此可用专业术语谐波来描述电力系统中的波形 畸变由于新型的变速风力发电机组采用了大容量的电力电子器件，在向电网注入有功的同时 也会注入谐波，因此风电场引起的谐波问题是必要重视的一谐波的定义谐波的概念起源于声学，表示一根弦或者一个空气柱以本循环的频率倍数频率振动把 这个概念引入电学中，国际上公认的谐波定义为：谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其 频率是基波频率的整数倍，我们也常称它为高次谐波用傅里叶级数表示谐波的含义，可将一个周期波形展开成傅里叶级数cos (ho t)+ B sin (ho t)]h = 1sin (h o t + W)]h = 1注意：（1）所谓谐波，其次数h必须为基波频率的整数倍2）间谐波和次谐波在一定的供电系统条件下，会出现非工频频率整数倍的周期性 电流的波动，分解出的傅里叶级数得出的不是基波整数倍频率的分量，称为间谐波。

频率低 于工频的间谐波又称为次谐波二谐波电流的限值我国的国家标准GB—T14549——1993《电能质量公用电网谐波》规定了谐波电流的允许值标准电压kV基准短路容 量MVA谐波次数及谐波电流允许佰,A2345678910111213R151617181920212324250,381078623962264419211628132411129-7188.6167. 88. 97. 1146.512610043342134142411118.5167, 1136. 16.85.3104.79.04.34.93.97. 43. 64 810100262013208.515& 46. 85"9.34.37. 9334. 13.26, 02. 85.42.62*92.34.52.14+ 1%25015127, 7125・18.83.84. 13,15.62.64- 72+22.5L 93.6L 73.21.51-81- 42. 7L32.56630IS13El135.49.34, 14, 33. 35.92*75. 02.32. 62. 03. 8L 83.41.6L 91.52.81： 42.6110750129, 6& 09, 64.06*83.03.22・44*32*03HL 71.91,52,8L 32.51. 21.41.12. 11. 01.9注:2 2C.：- kV基让短路容量取2如1 MVA,.标准电压KV基准短路容量MVA谐波次数及谐波电流允许值，A23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.76650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.0110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.7标准电压KV基准短路容量MVA谐波次数及谐波电流允许值，A1415161718192021222324250.381011129.7188.6167.88.97.1146.51261006.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.8101003.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.1352502.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.5665002.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.61107501.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，可按公式I SK1 I换算h s hPK 2式中：SK1为公共连接点的最小短路容量，MVA; SK2为基准短路容量,MVA;Ihp为表中第h次谐波电流允许值，A;七为短路容量为Sk 1时的第h次谐波电流允许值，A。

三谐波产生的原因电力系统中，谐波是由于非线性备的存在而造成的对于风电机组来说，发电机本身产 生的谐波是可以忽略的，谐波电流的真正来源是风电机组中采用的电力电子元件对于定速 风电机组来说，在连续运行过程中，没有电力电子元件参与，因而也基本没有谐波产生;当 机组进行投入操作时，软并网装置处于工作状态，将产生谐波电流，但由于这个过程较短， 产生的谐波可以忽略变速风电机组产用大容量的电力电子元件，并网后始终处于工作状态， 因此变速风电机组产生的谐波需要考虑四谐波的危害谐波对电力系统或并联的负载产生种种危害，危害的程度取决于谐波量的大小、现场条 件等因素谐波的危害主要表现在以下几个方面：1对电网的影响当系统中含有高次谐波时，并联电容器投入后，会产生使系统原有谐波放大的现象当 系统的谐波感抗与电容器的谐波容抗相等时，就会发生谐振，对电力系统本身和电容器造成 不利另外谐波的存在还会影响到潮流计算的有效性，增加网络损耗2对电气设备的影响谐波使各种设备出现故障，如使发电机负载加重，产生振荡转矩，转速同期性变化等等; 使变压器铁心产生磁滞伸缩现象，噪声增加;使电缆容量减小，损失增加，老化加剧等;对电 阻、保险丝、电压表等低压设备也有影响。

3对继电保护的影响谐波存在可能导致继电器发生误动作，对电磁型、感应型、整流型以及静态继电器都有 影响4对通信线路的干扰对通信系统产生电磁干扰，使电信质量下降；使得重要的和敏感的自动控制、保护装置 不正确动作；危害到功率处理器自身的正常运行五实例分析本文还是对15台30MW风电机组成的风电场进行分析谐波潮流分析结果如下表所示谐波次数2输出功率谐波电流谐波次数输出功率谐披电流1978. 70. 231993. 30. 1101988. 80.151981.50. 71420. 70.171991.50. 41621. 40.111181. 60. 71321. 40. 61520. 70. 21799. 50. 4191950. 70. 1231978. 70. 1最大总谐波畸变率0. 95在最大总谐波畸变率处的输出功率1993. 3谐波次数输出功率谐波电流谐波次数输出功率谐波电流21978.70.231993.30.1101988.80.151981.50.71420.70.171991.50.41621.40.111181.60.71321.40.61520.70.21799.50.4191950.70.1231978.70.1最大总谐波畸变率0.95在最大总谐波畸变率处的输出功率1993.3注：谐波电流畸变率小于 0.1 的情况忽略谐波潮流结果5 118 7 6 5 4 3 2 °000000131719 23谐波次数□ 2■ 3□ 5□ 7■ 10□ 11■ 13□ 14■ 15□ 16□ 17□ 19■ 23谐波次数2357| 10111314| 16171923谐披电流畸变率基波电流值谐披电流15台风电机组的谐波合成 接入点短路容量 基准容量电流限值基值0. 20.10.70.4 0.10.70.60.1 0. 2 0.10.40.10.12890A5. 782. 8920. 2311. 562. 8920. 2317. 342. 895. 782. 8911. 562. 892. 890.15760. 07880. 25450.14540. 03640.14250.12210.02040. 04070. 02040. 08140. 02040. 0204432. 5MVA2000MVA129.69.66.8 2.44.33.71. 7 1. 9 1. 52.82.52.1电流限值2.5952. 0762. 0761. 4705| 0. 5190. 92980.80.368| 0.41| 0.3240. 60550. 5410. 454谐波次数1112357013谐波电流畸 变率0.20.10.0.40.10.0.677基波电流值2890A21215201207谐波电流.7.8。