2.1 工程概况
2016年3月,通过电能质量监测系统发现环翠山光伏电站35kV母线谐波超标。电科院组织开展了多次专项测试及分析,在电能质量测试环节中,测点分别选取对侧瓦窑口站(35kV接入点)、主变高低压侧、集电线侧等二次侧,发现5、7次谐波电流超标是由光伏电站引起,具体谐波含量见表2.1。
表 1 光伏电站谐波电流测试结果
谐波电流/A |
35kV测试情况 |
10kV测试情况 |
|||
|
主变高压 侧运行测试 |
国标限值 |
主变低压侧运行测试 |
国标限值 |
|
3 次 |
2.61 |
4.5 |
9.45 |
27.38 |
|
5 次 |
15.36 |
4.68 |
54.05 |
27.38 |
|
7 次 |
6.03 |
3.64 |
22.46 |
20.53 |
针对环翠山光伏电站自身的谐波特性及设计上的缺陷,在主变10kV低压侧装设SVG,从而进行谐波集中治理,工程于2018年投运。
SVG实际装置如图2-1所示。
2.2 技术方案
综合考虑光伏电站谐波特性、工程费用、施工难度、技术先进性,推荐采用谐波集中治理方式,在10kV母线安装SVG设备,自动检测并治理2~13次谐波。
SVG控制器实时采样电网电压、电网电流,通过指令电流检测模块实现负载电流谐波分量检测功能,负载电流谐波分量反极性后作为SVG指令电流,通过电流闭环控制,PWM调制环节,从而控制SVG输出预期的与负载谐波电流反极性的补偿电流,从而抵消电网中的谐波。
2.2.1 SVG设备信息
SVG额定电压:10 kV
SVG额定容量:±4 Mvar
SVG连接方式:星接
2.2.2 SVG主电路拓扑结构
主电路拓扑结构与图1.2类似,SVG功率单元模块级联后通过连接电抗器直挂于10kV母线。
2.3 应用效果
图 2.2、2.3分别给出了SVG投运前后光伏电站谐波电压频谱。通过对比可以得出,投入SVG装置后,35kV谐波电压大大减小,滤波效果显著。
图2.2 未投入SVG光伏电站侧谐波电压波谱图
图2.3 投入SVG光伏站侧谐波电压波谱图
表2、3分别给出了光伏电站本侧35kV谐波电压、谐波电流数据对比;不投入SVG时,35kV侧三相电压总谐波畸变率及3、5、7次谐波电压含有率均超标,电压总谐波畸变率达到了6.27%,远超3.0%的国标限值。投入SVG后,各次谐波电压含有率及电压总谐波畸变率均满足国标要求。
表2. 35kV侧谐波电压对比分析(单位:%)
谐波次数 |
A相 |
B相 |
C相 |
国标限值 |
||||
投 |
不投 |
投 |
不投 |
投 |
不投 |
|||
3 |
1.24 |
3.88 |
1.32 |
4.08 |
0.97 |
4.01 |
2.4 |
|
5 |
0.54 |
4.19 |
0.58 |
4.60 |
0.72 |
4.07 |
2.4 |
|
7 |
0.49 |
2.26 |
0.42 |
2.29 |
0.49 |
2.38 |
2.4 |
|
电压总畸变
率 |
1.78 |
6.06 |
1.93 |
6.27 |
1.73 |
6.00 |
3.00 |
|
SVG投入前,35kV侧三相5次、7次谐波电流均超标。投入后,各次谐波电流均未超标,SVG达到了良好的谐波治理效果。
表3. 35kV侧谐波电流对比分析(单位:A)
谐波次数 |
A相 |
B相 |
C相 |
国标限值 |
||||
投 |
不投 |
投 |
不投 |
投 |
不投 |
|||
3 |
0.74 |
2.09 |
0.59 |
1.88 |
0.66 |
2.61 |
4.50 |
|
5 |
1.15 |
13.46 |
0.97 |
15.36 |
1.01 |
13.45 |
4.68 |
|
7 |
1.24 |
5.28 |
0.91 |
5.58 |
1.26 |
6.03 |
3.64 |
|
本案例采用高压SVG装置治理谐波,适用于谐波超标的新能源电站。