基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于低频输电和高压直流输电的风电场接入电网装置，该装置是先将风力发电机发的出低频电力由低频电缆输入至低频变压器变压，变压后的低频电进行整流；然后将低频电进行整流后的直流电经由直流电缆输送至逆变器，将直流电转换为工频电，该工频电经由工频电缆输送至工频升压变压器，进行升压后的高压电输送至电网。该装置包括风力发电机、低频电缆、低频箱式变压器、整流器、直流电缆、逆变器、工频电缆和工频升压变压器。本实用新型专利技术既能够增加风电场接入电网的传输容量和传输距离，又能够改善风电场并网电能质量；减少了线路总损耗，提高了输电效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统中低频(频率低于工频50Hz)输电和高压直流输电技术 领域，特别涉及一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置。
技术介绍
由于风力资源的随机性和风电场规模的不断扩大，尤其是大规模海上风电场的陆 续开发，如何增加风电场传输容量和传输距离以及风电场并网对电网电能质量的影响必须 引起足够重视。目前，风电场由于规模都较小，一般采用加装无功补偿装置的交流电缆传输 并网方式。但是由于交流电缆充电电流的影响，交流电缆传输并网的传输距离和传输容量 受到限制。风电场采用高压直流输电技术改善了风电场并网的电能质量，但因多次采用大 功率电力电子变流装置，使得系统结构复杂，工程造价高，损耗加大。
技术实现思路
本技术提出了一种新的基于低频输电和高压直流输电的风电场接入电网装 置，其目的在于克服现有技术的不足和存在的问题，该装置减少了线路总损耗，提高了输电 效率；既能够增加风电场接入电网的传输距离和传输容量，又能够改善风电场接入电网处 的电能质量；同时，低频输电和高压直流输电技术的有机结合降低了工程造价，尤其适合应 用于大规模风电场。本技术的目的是通过以下技术方案实现的基于低频输电和高压直流输电的 风电场接入装置，其特征在于包括依次电连接的低频电力传输模块、直流电力传输模块和 工频电力传输模块，所述的低频电力传输模块由低频电缆、风力发电机、低频变压器和整流 器组成，所述低频变压器的一端通过低频电缆与风力发电机连接，所述低频变压器的另一 端通过低频电缆与整流器连接；所述的直流电力传输模块由逆变器组成，所述逆变器与整 流器之间通过直流电缆连接；所述工频电力传输模块由工频升压变压器组成，所述工频升 压变压器与逆变器之间通过工频电缆连接，工频升压变压器再通过工频电缆接入电网。在上述技术方案中，所述的风力发电机设置有两个或两个以上，每个风力发电机 分别经低频电缆连接至与之配置的一个低频变压器，两个或以上的低频变压器通过低频电 缆与一个整流器连接。在上述技术方案中，所述的整流器有2至10个，全部的整流器通过直流电缆与一 个逆变器连接。本技术具有如下优点1)采用低频输电技术，风力发电机出口直接连接低频箱式变压器进行低频能量传 递，无需在风力发电机出口与工频箱式变压器之间装设常规变频器，降低了工程造价，减少 了能量损耗。2)采用低频输电和高压直流输电技术相结合的装置，低频输电因降低了线路阻抗 使得线路损耗有所减少，直流输电因采用相同截面的导线有功损耗小，因此，减少了线路总损耗，提高了输电效率。3)采用高压直流输电技术，逆变器本身就是一个无功功率发生器，既可以发出感 性无功功率，又可以吸收感性无功功率，无需单独装设无功补偿装置。4)低频传输线路距离和高压直流传输线路距离的分配可以根据工程的实际情况 并结合两种输电技术的特点灵活确定。5)整流器的集中控制可以实现风电场每台风电机组有功功率的合理调节。6)逆变器的集中控制可以实现风电场每台风电机组无功功率的合理调节。7)利用逆变器改善风电场接入电网处的电能质量。8)直流电缆两端的交流网络电压均可控，因而允许风电场的交流网络和电网保持 不同步运行，一旦网络发生故障后，可以迅速恢复至故障前的输电能力。附图说明图1为本技术基于低频输电和高压直流输电技术的风电场接入电网装置原理图。图2为图1的一个实施例的结构示意图。图中1.风力发电机，2.低频电缆，3.低频变压器，4.整流器，5.直流电缆，6.逆 变器，7.工频电缆，8.工频升压变压器，9.电网，A.低频电力传输模块，B.直流电力传输模 块，C.工频电力传输模块。具体实施方式以下结合附图详细说明本技术的实施情况，但它们并不构成对本技术的 限定，仅作举例而已。同时通过说明本技术的优点将变得更加清楚和容易理解。参阅附图可知本技术基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，包 括依次电连接的低频电力传输模块A、直流电力传输模块B和工频电力传输模块C，所述的 低频电力传输模块A由低频电缆2、风力发电机1、低频变压器3和整流器4组成，所述低频 变压器3的一端通过低频电缆2与风力发电机1连接，所述低频变压器3的另一端通过低 频电缆2与整流器4连接；所述的直流电力传输模块B由逆变器6组成，所述逆变器6与整 流器4之间通过直流电缆5连接；所述工频电力传输模块C由工频升压变压器8组成，所述 工频升压变压器8与逆变器6之间通过工频电缆7连接，工频升压变压器8再通过工频电 缆7接入电网9。所述的风力发电机1设置有两个或两个以上，每个风力发电机1分别经低频电缆 2连接至与之配置的一个低频变压器3，两个或以上的低频变压器3通过低频电缆2与一个 整流器4连接。所述的整流器4有2至10个(也可以根据需要增加或减少)，全部的整流器4通 过直流电缆5与一个逆变器6连接。如图1所示，本技术的基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，该 装置包括(一)、风力发电机发出低频电力，低频电力由低频电缆输入至低频变压器变压， 变压后的低频电进行整流；(二)、低频电进行整流后的直流电经由直流电缆输送至逆变 器，将直流电转换为工频电；(三)、工频电经由工频电缆输送至工频升压变压器，进行升压4后的高压电输送至电网。该装置包括风力发电机1、低频电缆2、低频箱式变压器3、整流器4、直流电缆5、逆 变器6、工频电缆7和工频升压变压器8。风力发电机1发出的低频电力经低频电缆2连接至 低频箱式变压器3，再连接至整流器4，这一过程为低频电力传输过程。采用低频输电技术， 风力发电机出口直接连接低频箱式变压器进行低频能量传递，无需在风力发电机出口与工 频箱式变压器之间装设常规变频器，降低了工程造价。低频输电因降低了输电系统频率可 以提高输送容量，在输送相同的功率时只需较少的输电线路从而可以减少工程投资。整流 器4将低频电力转换为直流电力，并经直流电缆5连接至逆变器6，这一过程为直流电力传 输过程。直流输电因采用相同截面的导线能输送更大功率且有功损耗小，非常适合远距离 大容量风电场的电力传输。逆变器6采用合适的控制策略能实现有功功率和无功功率的综 合调节且可以改善风电场接入电网的电能质量。逆变器6将直流电力转换为工频电力，并 经工频电缆7连接至工频升压变压器8，最后连接至电网9。如图2所示为基于低频输电和高压直流输电技术的一条汇流线路配置一台整流 器型风电场接入电网装置。整个风电场包含(MAMJ--Mn)台风力发电机1，N条汇流线 路。每台风力发电机1配置一台低频箱式变压器，每条汇流线路配置一台整流器4，每Mi (i =1,2, ―，N)台风力发电机1发出的低频电力经低频箱式变压器3进行低频传输后汇流 至相应的整流器4。整流器4通过对相应的Mi台风力发电机1进行集中控制可以实现对风 力发电机1的有功功率的合理调节；整流器4还可以实现对风力发电机1的冗余控制。整 流器4将低频电力转换为直流电力，直流电力经N条汇流线路汇流后送至逆变器6，逆变器 6将直流电力转换为工频电力，并经工频电缆7连接至工频升压变压器8，最后连接至电网 9。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，其特征在于：包括依次电连接的低频电力传输模块（Ａ）、直流电力传输模块（Ｂ）和工频电力传输模块（Ｃ），所述的低频电力传输模块（Ａ）由低频电缆（２）、风力发电机（１）、低频变压器（３）和整流器（４）组成，所述低频变压器（３）的一端通过低频电缆（２）与风力发电机（１）连接，所述低频变压器（３）的另一端通过低频电缆（２）与整流器（４）连接；所述的直流电力传输模块（Ｂ）由逆变器（６）组成，所述逆变器（６）与整流器（４）之间通过直流电缆（５）连接；所述工频电力传输模块（Ｃ）由工频升压变压器（８）组成，所述工频升压变压器（８）与逆变器（６）之间通过工频电缆（７）连接，工频升压变压器（８）再通过工频电缆（７）接入电网（９）。

【技术特征摘要】
1.基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，其特征在于包括依次电连接的 低频电力传输模块(A)、直流电力传输模块(B)和工频电力传输模块(C)，所述的低频电力 传输模块㈧由低频电缆O)、风力发电机(1)、低频变压器⑶和整流器⑷组成，所述低 频变压器(3)的一端通过低频电缆( 与风力发电机(1)连接，所述低频变压器(3)的另 一端通过低频电缆( 与整流器(4)连接；所述的直流电力传输模块(B)由逆变器(6)组 成，所述逆变器(6)与整流器(4)之间通过直流电缆( 连接；所述工频电力传输模块(C) 由工频升压变压器⑶组成，所述工频升压变压器⑶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，高光华，赵鑫，杨家胜，朱宜飞，汪建，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]