[實用新型]一種基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入裝置

有效

• 申請號: 201020531916.7
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN201821116U
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 劉海波;高光華;趙鑫;楊家勝;朱宜飛;汪建
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江勘測規劃設計研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本實用新型涉及電力系統中低頻(頻率低于工頻50Hz)輸電和高壓直流輸電技術領域，特別涉及一種基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入裝置。

背景技術

由于風力資源的隨機性和風電場規模的不斷擴大，尤其是大規模海上風電場的陸續開發，如何增加風電場傳輸容量和傳輸距離以及風電場并網對電網電能質量的影響必須引起足夠重視。目前，風電場由于規模都較小，一般采用加裝無功補償裝置的交流電纜傳輸并網方式。但是由于交流電纜充電電流的影響，交流電纜傳輸并網的傳輸距離和傳輸容量受到限制。風電場采用高壓直流輸電技術改善了風電場并網的電能質量，但因多次采用大功率電力電子變流裝置，使得系統結構復雜，工程造價高，損耗加大。

發明內容

本實用新型提出了一種新的基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入電網裝置，其目的在于克服現有技術的不足和存在的問題，該裝置減少了線路總損耗，提高了輸電效率；既能夠增加風電場接入電網的傳輸距離和傳輸容量，又能夠改善風電場接入電網處的電能質量；同時，低頻輸電和高壓直流輸電技術的有機結合降低了工程造價，尤其適合應用于大規模風電場。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入裝置，其特征在于：包括依次電連接的低頻電力傳輸模塊、直流電力傳輸模塊和工頻電力傳輸模塊和電網，一組低頻電力傳輸模塊由低頻電纜、一個風力發電機、一個低頻變壓器和一個整流器組成，所述低頻變壓器的一端通過低頻電纜與風力發電機連接，所述低頻變壓器的另一端通過低頻電纜與整流器連接；所述的直流電力傳輸模塊由逆變器組成，所述逆變器與整流器之間通過直流電纜連接；所述工頻電力傳輸模塊由工頻升壓變壓器組成，所述工頻升壓變壓器與逆變器之間通過工頻電纜連接，工頻升壓變壓器再通過工頻電纜接入電網，所述的低頻電力傳輸模塊有1至20組，全部的低頻電力傳輸模塊均經由直流電纜輸出至一個直流電力傳輸模塊，直流電力傳輸模塊經由工頻電纜連接至工頻電力傳輸模塊。

本實用新型具有如下優點：

1)采用低頻輸電技術，風力發電機出口直接連接低頻箱式變壓器進行低頻能量傳遞，無需在風力發電機出口與工頻箱式變壓器之間裝設常規變頻器，降低了工程造價，減少了能量損耗。

2)采用低頻輸電和高壓直流輸電技術相結合的裝置，低頻輸電因降低了線路阻抗使得線路損耗有所減少，直流輸電因采用相同截面的導線有功損耗小，因此，減少了線路總損耗，提高了輸電效率。

3)采用高壓直流輸電技術，逆變器本身就是一個無功功率發生器，既可以發出感性無功功率，又可以吸收感性無功功率，無需單獨裝設無功補償裝置。

4)低頻傳輸線路距離和高壓直流傳輸線路距離的分配可以根據工程的實際情況并結合兩種輸電技術的特點靈活確定。

5)逆變器的集中控制可以實現風電場每臺風電機組有功功率和無功功率的綜合調節功能。

6)利用逆變器改善風電場接入電網處的電能質量。

7)一臺風力發電機配置一臺整流器，通過對與整流器相連的風力發電機的分散控制，可以實現每臺風力發電機均工作在理想的轉速。

8)直流電纜兩端的交流網絡電壓均可控，因而允許風電場的交流網絡和電網保持不同步運行，一旦網絡發生故障后，可以迅速恢復至故障前的輸電能力。

附圖說明

圖1為本實用新型一種基于低頻輸電和高壓直流輸電技術的風電場接入裝置原理圖。

圖2為圖1的一個實施例的結構示意圖。

圖中：1.風力發電機，2.低頻電纜，3.低頻變壓器，4.整流器，5.直流電纜，6.逆變器，7.工頻電纜，8.工頻升壓變壓器，9.電網，A.低頻電力傳輸模塊，B.直流電力傳輸模塊，C.工頻電力傳輸模塊。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本實用新型的實施情況，但它們并不構成對本實用新型的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本實用新型的優點將變得更加清楚和容易理解。