GW-14FW.0016_金风2.XMW风力发电机组接入电力系统电气特性说明

版本：C 编号： GW-14FW.0016 密级： 金风 2.XMW 风力发电机组 接入电力系统电气特性说明 共 8 页 2 / 8 目 次 前言 3 1 范围 4 2 规范性引用文件 4 3 金风 2.XMW 机组主回路简述 .4 4 金风 2.XMW 机组电网侧电气量额定值 .5 5 金风 2.XMW 机组接入电力系统电气特性 .5 6 金风 2.XMW 机组对出口升压变电站的技术参数要求 .8 图 1 金风 2.XMW 机组主回路原理框图 4 图 2 金风 2.XMW 直驱机组无功功率调节范围 6 图 3 金风 2.XMW 机组运行电压范围 6 表 1 金风 2.XMW 机组电网侧电气量额定值 5 表 2 机组电网侧最大短路电流贡献 5 表 3 金风 VMP 系统无功功率/电压控制默认设置 6 表 4 金风 2.XMW 机组 HVRT 能力值 7 表 5 金风 2.XMW 机组电网侧涉网电气量保护整定值 8 表 6 金风 2.XMW 机组对电网侧升压变电站的技术参数要求 8 3 / 8 金风 2.XMW 风力发电机组接入电力系统电气特性说明 1 范围 本文件阐述了金风2.XMW直驱风力发电机组（简称 “2.XMW机组”）接入电力系统电气特性。 本文件适用于中国国内市场，金风2.XMW 机组包括2.0MW、2.1MW、2.2MW、2.3MW、2.8MW 、 3.0MW六个机型。 2 规范性引用文件 下 列 文 件 对 于 本 文 件 的 应 用 是 必 不 可 少 的 。 凡 是 注 日 期 的 引 用 文 件 ， 仅 所 注 日 期 的 版 本 适 用 于 本 文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 12325-2008 电能质量 供电电压偏差。GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变。GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波。GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡。GB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率偏差。 GB/T 20320-2006 风力发电机组电能质量测量和评估方法。 3 金 风 2.XMW 机组主回路简述 金风科技2.XMW机 组 采 用 了 无 增 速 齿 轮 箱 、 叶 轮 直 接 驱 动 多 极 低 速 永 磁 同 步 发 电 机 的 变 速 恒 频 风 力发电技术，主回路原理框图见图1。 金 风 2.XMW 机 组 是 一 种 变 桨 调 速 型 机 组 ， 可 使 其 运 行 在 最 佳 转 速 下 ， 进 而 获 取 更 多 风 能 。 图 1 金风 2.XMW 机组主回路原理框图 注： 由 图 1 可 知 ， 发 电 机 输 出 的 全 部 功 率 通 过 变 流 器 注 入 电 网 ， 因 此 机 组 的 并 网 电 气 特 性 独 立 于 发 电 机 ， 机 组 的 并 网 特性由变流器电网侧逆变器的技术性能/控制特性决定。 叶片 电机侧断路器 电机侧动力电缆 整流器 中间直流 电压回路 制动系统 逆变器 变流器电网侧 正弦滤波器 变流器 电网侧断路器 电网侧电力电缆 升压变压器 低压侧开关 升压变压器 高压侧开关 风电场电网 4 / 8 4 金 风 2.XMW 机组电网侧电气量额定值 金风2.XMW机组电网侧电气量额定值见表 1，电网侧最大短路电流见表 2。 表 1 金风 2.XMW 机组电网侧电气量额定值 量值 参数名称 2.0MW 机组 2.1MW 机组 2.2MW 机组 2.3MW 机组 2.8MW 机组 3.0MW 机组 单 位 额定相电压有效值U rated 690/1.732 V 额定有功功率P rated 2.0 2.1 2.2 2.3 2.8 3.0 MW 额定视在功率 S rated 2105 2210 2316 2421 2947 3157 kVA 额定频率f rated 50 Hz 功率因数 1.0（默认设定） - 功率因数调节范围 基本要求：-0.95（超前）~ +0.95（滞后） - 无功功率调节范围Q n -657 ~ +657 -690 ~ +690 -723 ~ +723 -756 ~ +756 -920 ~ +920 -986 ~ +986 kVar 表 2 机组电网侧最大短路电流贡献 量值 参数名称 2.0MW 机组 2.1MW 机组 2.2MW 机组 2.3MW 机组 2.8MW 机组 3.0MW 机组 单位 最大短路电流 (可控) 2000 2100 2200 2300 2700 2900 A 注：机组最大短路电流是指：在故障期间，机组向电网侧短路点（测试点位于箱变高压侧）注入的最大电流（相 电 流 有 效值） ， 即 故 障 时 变 流 器 电 网 侧 最 大 可 输 出 电 流 设 定 值 。 该 参 数 对 风 电 场 的 继 电 保 护 计 算 及 其 整 定 有 影 响 ， 是 必 须 向 设 计 部 门 提 供 的 数 据 。 基 本 确 定 原 则 是 ： 1） 实 际 测 试 过 程 中 出 现 的 电 网 侧 最 大 相 电 流 有 效 值 ； 2） 在 （Pn/(1.732×Un×0.9×功率 因数)）基础上取整数；3 ）根据电网要求，故障期间的无功电流支持越大越好，但要考虑变流器最大电流输出能力。 5 金 风 2.XMW 机组接入电力系统电气特性 5.1 有功功率控制 在 10%Pn~100%Pn 范 围 内 ， 金 风 2.XMW 机 组 可 实 现 机 组 有 功 功 率 和 有 功 功 率 变 化 率 的 控 制 ， 接 收并自动执行来自调度部门或者风电场有功功率控制平台远方发送的有功功率控制指令（包括机组的 起/停控制） ， 有 功 功 率 控 制 的 其 它 各 项 指 标 均 能 满 足 GB/T 19963-2011 之要求。 对 于 风 电 场 整 场 的 有 功 功 率 控 制 而 言 ， 金 风 科 技 已 研 制 出 对 应 的 产 品 -风 电 场 能 量 管 理 平 台 （ EMP, Energy Management Platform） 。EMP 系统接收并自动执行来自电力调度部门的有功功率控制指令， 实现风电场的自动发电控制（AGC, Automatic Generation Control） ，控制功能包括：  风电场并网点最大输出有功功率和有功功率变化率的控制。  在有功功率控制过程中，可以对风电场当时的有功功率输出能力进行动态估算 。  风电场及机组运行数据的上传功能。 5.2 无功功率控制 电 力 系 统 稳 态 运 行 时 ， 金 风 2.XMW 机 组 具 备 无 功 功 率 的 连 续 动 态 控 制 功 能 。 在 机 组 额 定 发 电 状 态 下 （ 额 定 有 功 功 率 ， 额 定 电 压 ） 的功率因数调节范围为- 0.95（超前） ~ +0.95（滞后） ， 对 应 的 PQ 曲线 见 图 2。 在 默 认 设 定 情 况 下 ， 机 组 电 网 侧 功 率 因 数 为 1.0。 5 / 8 kVAr 图 2 金风 2.XMW 直驱机组无功功率调节范围 对于风电场整场的无功功率/电 压 控 制 而 言 ， 金 风 科 技 已 研 制 出 对 应 的 产 品 -风电场无功功率/电 压 管 理平台（VMP , Voltage/Var Management Platform） 。VMP 系 统 接 收 并 自 动 执 行 来 自 电 力 调 度 部 门 的 无 功 功 率 控 制 指 令 ， 实 现 风 电 场 的 自 动 电 压 控 制 （A VC, Automatic Voltage/Var Control） ， 控 制 功 能 包 括 ：  支持远程/本地控制模式和主 /从控制模式。  根据风电场并网点的电压调节给定值或无功功率调节给定值或功率因数调节给定值实现风电场并 网 点 电 压 或 无 功 功 率 的 动 态 连 续 调 节 。 默 认 设 置 方 式 见 表 3： 表 3 金风 VMP 系统无功功率/电压控制默认设置 控制目标 响应时间 远程控制 无功功率控制 ≤ 4 秒 是 电压控制 ≤ 4 秒 是 5.3 电压运行范围 金风 2.XMW 机组可持续运行的电压范围为（90% ~ 110%）× 额定电压，见图 3。 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.2 0 0.5 0.625 1 2 时间 (s) 3 …… 9 10 图 3 金风 2.XMW 机组运行电压范围 5.4 频率运行范围 …… 电压幅值 (pu) 6 / 8 金风 2.XMW 机组可持续运行的频率范围为 47.5Hz ~52.5Hz。 5.5 故障穿越 5.5.1 低电压穿越 当 电 网 发 生 短 路 故 障 （含对称故障和非对称故障） 时 ， 金 风 2.XMW 机 组 将 进 入 低 电 压 穿 越 （ LVRT） 运 行 状 态 ， 不 间 断 并 网 运 行 区 域 见 图 3，关键技术指标阐述如下：  如 图 3 所 示 ， 当 电 网 电 压 跌 至 20%额 定 电 压 时 ， 机 组 保 证 不 脱 网 连 续 运 行 625ms。电网电压在发 生 跌 落 后 的 2 秒 内 能 够 恢 复 到 90%额 定 电 压 时 ， 即 在 （20% ~ 90%） ×额 定 电 压 范 围 内 ， 风 力 发 电 机 组 按 照 图 3 始终保持联网运行状态。  当电力系统发生三相短路故障引起电压跌落时，机组自动向电网注入容性无功电流以支撑电网电 压 恢 复 。 注 入 的 动 态 无 功 电 流 范 围 为 ≥ 1.5（0 .9-UT） In， （UT 为 电 网 电 压 标 幺 值 ， 0.9≥UT≥0.2） ， 响 应 时 间 小 于 75ms。  故障被消除以后，机组的有功功率以至少（10%×额定功率） /秒的速度恢复到故障前的值。  机 组 配 备 了 不 间 断 电 源 （ UPS） ， 保 证 了 电 网 故 障 期 间 向 关 键 部 件 的 持 续 供 电 ， 即 使 电 网 发 生 故 障 ， 至 少 在 图 3 规定的范围之内仍能保证系统继续正常运行。 5.5.2 高电压穿越 金风 2.XMW 机组 HVRT 能力见表 4 及图 3，默认能力见表 4.2，不间断并网运行区域见图 3。 表 4 金风 2.XMW 机组 HVRT 能力值 序号 电压幅值U ( p.u. ) 机组运行时间t (ms) 1 0.9≤U ≤1.10 连续运行 2 1.10＜U ≤1.20 10000 3 1.20＜U ≤1.25 1000 4 1.25＜U ≤1.30 500 5.5.3 频率穿越 得益于全功率变流器，金风 2.XMW 机组频率穿越范围（ 95%-105%）× 额定频率。 5.6 电能质量 金风 2.XMW 机组各项电能品质指标均符合如下中国标准： a) GB/T 12325-2008 电 能 质 量 供 电 电 压 偏 差 。 b) GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变。 c) GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波。 d) GB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率偏差。 e) GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡。 f) GB/T 20320-2006 风 力 发 电 机 组 电 能 质 量 测 量 和 评 估 方 法 。 5.7 涉网继电保护 金风 2.XMW 机组涉网保护定值见表 5。 7 / 8 表 5 金风 2.XMW 机组电网侧涉网电气量保护整定值 保护名称 整定值 时间延时（秒） 判断依据 1.35Urated（ V） 0.04 1.28Urated（ V） 0.7 1.23Urated（ V） 1.04高电压保护 1.13Urated（ V） 10.04 任 意 一 相 电 压 有 效 值 持 续 X 秒（X=“时间延时”）大 于 等 于 Y（Y=“整定值 ”） ， 则 发 保 护 命 令 。 0.87 Urated（V） 3.07低电压保护 0.0Urated（ V） 0.00 任 意 一 相 电 压 有 效 值 持 续 X 秒（X=“时间延时”）小 于 等 于 Y（Y=“整定值 ”） ， 则 发 保 护 命 令 。 55H 0.15高频保护 52.50Hz 2.00 任 意 一 相 电 压 频 率 持 续 X 秒（X=“时间延时”）大 于 等 于 Y（Y=“ 整 定 值 ”） ， 则 发 保 护 命 令 。 47.50Hz 2.00低频保护 45Hz 0.15 任 意 一 相 电 压 频 率 持 续 X 秒（X=“时间延时”）小 于 等 于 Y（Y=“ 整 定 值 ”） ， 则 发 保 护 命 令 。 电压不平衡保护 （稳态运行） 0.15Urated（ V） 12 三相相电压有效值任意两相之差持 续 X 秒 （X=“时间 延时” ）大 于 等 于 Y（Y=“ 整 定 值 ”） ， 则 发 保 护 命 令 。 注：故障穿越期间不平衡保护屏蔽，依此保证机组能够故障穿越。 6 金 风 2.XMW 机组对出口升压变电站的技术参数要求 金风 2.XMW 机组对网侧升压变电站的技术参数要求见表 6。 表 6 金风 2.XMW 机组对电网侧升压变电站的技术参数要求 量值参数名称 2.0MW 机组 2.1MW 机组 2.2MW 机组 2.3MW 机组 2.8MW 机组 3.0MW 机组 单 位 备注 额定容量 1.1 倍风机额定有功 kVA 最终应由责任方确定 二次侧额定电 压 0.69 kV 一次侧额定电压由客 户确定 短路阻抗 6.5（3 5 kV 系统） ；5 （1 0kV 系统） % 误差≤10% 联接组别 Dyn11 - Dyn11 或Dyn5 相数 / 绕组数 三相/双绕组 - - 中性点接地方 式 接地 - 低压侧侧中性点接地 分接头范围 ±2×2.5 % 调压方式 无载调压 - - 注：一台机组建议配备一台升压变电站（含变压器本体，高低压侧配电设备）；机组与变电站之间的监控信息由项目 双方根据实际需要沟通确定。 注意 1：在变电站高低压侧务必配备防雷设备，以实现机组整机的雷电保护。 注意 2：变电站高压侧额定电压和变压器最终容量最终由订购方确定，原则上要求箱变容量不小于机组额定有功功率 的 1.1 倍。