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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(biāo)，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(guān)注。不平衡的電網(wǎng)電壓會影響接入設(shè)備的正常工作。而像片區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)場，電網(wǎng)電壓不平衡情況下，會造成運(yùn)行中的電機(jī)系統(tǒng)過流，不對稱運(yùn)行等，嚴(yán)重情況下要求停機(jī)，而非計劃的停機(jī)不僅可能帶來設(shè)備的損壞，還會產(chǎn)生大量的搶修、檢修費(fèi)用，影響生產(chǎn)和加工進(jìn)度，造成巨大損失。另外電機(jī)的設(shè)備故障可能反過來對電網(wǎng)造成沖擊，廢品的產(chǎn)生、設(shè)備跳閘、生產(chǎn)線停滯運(yùn)行、電網(wǎng)沖擊等等，對資產(chǎn)損失和區(qū)域經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)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(fù)序和零序分量。當(dāng)定子繞組為三角形接法時，零序電壓對異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行一般影響不大；但負(fù)序電壓將會使異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小，損耗增大，溫升上升，影響發(fā)電機(jī)的壽命，嚴(yán)重地影響了風(fēng)電機(jī)組的壽命，特別是負(fù)序分量引起的附加轉(zhuǎn)矩會導(dǎo)致機(jī)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(fēng)電機(jī)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(jī)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(jī)的損耗增加約20%。因此，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，異步發(fā)電機(jī)電源電壓的負(fù)序分量不應(yīng)超過正序分量的1%；異步發(fā)電機(jī)任意一相的電流與三相電流平均值之差不應(yīng)超過平均值的10%。

　　風(fēng)機(jī)三相電流不平衡的主要原因就是并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)三相電壓不平衡引起的。解決風(fēng)機(jī)三相電流不平衡的思路只能從風(fēng)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(bǔ)償；二是在箱變低壓側(cè)690V分布式補(bǔ)償。無論是35kV集中電壓補(bǔ)償還是箱變低壓側(cè)補(bǔ)償，目前有兩種比較經(jīng)濟(jì)的方案可以選擇：SVC和SVG無功補(bǔ)償方案。 

　　SVC無功補(bǔ)償方案： 

　　無論是35kV高壓側(cè)或箱變低壓側(cè)690V無功補(bǔ)償采用SVC結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，通過控制電感和電容的接入大小來實(shí)現(xiàn)容性無功和感性無功的補(bǔ)償。 

　　圖1 無功補(bǔ)償裝置SVC主電路拓?fù)?/p>

    如圖1所示的主電路拓?fù)洌嚯妷壕M(jìn)行實(shí)施檢測，例如當(dāng)A相電壓高于三相電壓的平均值，且電機(jī)運(yùn)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(diǎn)電壓降低，直至達(dá)到三相平均值。 

　　SVC補(bǔ)償方案成本較低，無論是高壓側(cè)還是低壓側(cè)補(bǔ)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(gòu)成支路即可，結(jié)構(gòu)簡單，只需根據(jù)不平衡電壓大小進(jìn)行分相的晶閘管導(dǎo)通角控制。SVC補(bǔ)償方案是依賴于電網(wǎng)的等效阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，適應(yīng)性低。另外導(dǎo)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(bǔ)償方案從理論上是可行的，但是采用高壓不平衡電壓補(bǔ)償方式時還需要得到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司的批準(zhǔn)，另外實(shí)際運(yùn)行效果還需要現(xiàn)場運(yùn)行驗(yàn)證，實(shí)際利用來補(bǔ)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(bǔ)所帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定風(fēng)險。 

　　低壓SVG補(bǔ)償方案： 

　　圖2 低壓側(cè)SVG主電路拓?fù)?/p>

　  低壓側(cè)SVG方案是將三相逆變器結(jié)構(gòu)通過LC濾波電路與電網(wǎng)連接，首先檢測低壓側(cè)電網(wǎng)電壓，把電機(jī)端不平衡電壓分解為正序和負(fù)序分量，然后通過SVG把電機(jī)端的負(fù)序電壓控制為0，即通過SVG補(bǔ)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(cè)電機(jī)端的電壓補(bǔ)償平衡。

　　SVG補(bǔ)償方案補(bǔ)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(jìn)行線性補(bǔ)償。但從經(jīng)濟(jì)成本上看，低壓側(cè)SVG補(bǔ)償方案要比高壓側(cè)SVC補(bǔ)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(hù)方便。 

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