海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD/EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

海上风电场送出混合线路工频过电压和无功补偿研究

介绍了采用长距离高压海底电缆的海上风电场输电系统电磁暂态模型,利用EMTP/EMTPE仿真软件分析了高压海底电缆+架空混合线路工频过电压,在此基础上研究高压并联电抗器和低压无功补偿装置容量,得到了海上风电场无功补偿配置方案。以某海上风电场为例,对其工频过电压及无功补偿进行了综合计算分析,验证了所提方案的可行性。     

海底电缆-架空线线路雷击过电压分析与计算

结合某实际海上风电场,计算了某岛屿的海底电缆-架空线线路的雷击过电压。基于对线路各部分结构的分析,在ATP-EMTP软件中搭建了仿真计算模型,利用该模型,计算了线路在不同工况下的雷击过电压,利用计算结果分析了避雷器布置方式、杆塔冲击接地电阻、海底电缆长度对雷击过电压的影响。计算和分析结果表明:当采用不同形式的避雷器布置方式时,线路首末两端的过电压均未超过海底电缆主绝缘水平;海底电缆的末端过电压随冲击接地电阻的增大而增大;海底电缆首末两端的雷击过电压值均受海底电缆长度的影响。     

考虑工频过电压的海上风电场无功配置方案研究

随着海上风电能源的不断开发,海上风电场的过电压问题对系统的安全运行极为重要,而无功补偿问题影响着系统的电能质量,因此在确定无功补偿方案的同时也应该考虑过电压的限制。本文基于海上风电场含有架空线路和海底电缆混合输电线路的风电场电磁暂态模型,提出了一种考虑工频过电压的无功配置方案,利用ATP/EMTP仿真软件分析了海上风电场工频过电压,并在此基础上对风机不同出力情况下的风电场无功容量需求进行计算,从而得到符合系统安全运行范围的海上风电场无功容量配置方案,并以某海上风电场为例,最后利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方案的可行性。     

海南联网工程500kV交流海底电缆雷电侵入波过电压研究

海底电缆雷电侵入波过电压问题对于南方主网与海南电网联网工程的设计、运行和管理具有重要影响。基于EMTP/ATP软件,对海南联网工程进线段架空线遭受雷电绕击及反击时海底电缆的过电压水平进行了计算分析,得到了该工程500 kV海底电缆的雷电耐受电压值,提出了提高电缆安全裕度的措施和建议。研究成果可为海底电缆雷电冲击水平的确定及电缆设计、运行提供参考。     

500 kV交流海底电缆过电压保护与绝缘配合研究

海底电缆造价昂贵、施工检修较为复杂,一旦出现故障,后果严重。而过电压导致的绝缘老化和绝缘击穿是造成电缆故障的重要因素,因此有必要对海底电缆的过电压进行研究。基于镇海—舟山500 kV交流海底电缆工程,建立海底电缆过电压ATP仿真计算模型,对海底电缆系统的暂时过电压、操作过电压和雷电过电压进行了分析和计算,给出了保护措施,并基于计算结果研究了海底电缆的绝缘配合。     

海上风电场经海底电缆送出系统的并联电抗器配置方案北大核心CSCD

海底电缆较大的充电功率导致海上风电输电系统的工频过电压较严重,可采用高压并联电抗器进行限制。文中以中国某220 kV海上风电场为例,对其工频过电压进行了理论计算,并利用电磁暂态计算程序(alternative transient program-electro magnetic transient program,ATP-EMTP)建立了海上风电场经交流海缆送出系统模型,计算了输电系统工频过电压分布,进而对高压并联电抗器配置方案进行了分析。研究表明系统侧甩负荷过电压远大于风场侧甩负荷过电压;总补偿度相同时,在陆上进行单端补偿的效果略优于双端补偿。在此基础上给定了该海上风电场工频过电压限制的高压并联电抗器配置方案,并计算了不同海缆长度下所需的最小补偿度,为工程设计及设备选型提供技术依据。     

海上风电集群电能组合输送方式研究

江苏如东大规模海上风电场建设工程包括9个潮间带,各风电场分散布局,采用单一的输电方式不仅输电效率低,工程建设资金较高,而且海底电缆对海域资源的占用和施工期对海域环境的影响较大。文中依托江苏如东大规模海上风电场建设工程,研究分散布局的大规模海上风电场集群电能最优输送方式,深入研究了不同输电方式的特性及适用范围,提出了适合分散布局、离岸距离差距较大的大规模海上风电场的电能输送优化方案,并详细仿真研究了电能输送优化方案中的无功配置及过电压水平,提出了在海缆末端并联补偿度为60%~70%的电抗器,能够有效限制工频过电压;限制操作过电压的策略需要根据海上风电场的具体布置具体设计。     

海底电缆在线监测及故障定位技术探讨

海底电缆是海上风电场的关键电气设备,其安全稳定运行至关重要.针对海底电缆安装后的在线监测及故障定位等技术分析介绍,指出了目前现状及需要进一步研究的内容,为海底电缆运行维护工作提供了参考.     

海南联网工程海底电缆过电压与绝缘配合研究

海底电缆过电压与绝缘配合问题是跨海电力联网工程设计的重要内容,也是开展海底电缆结构设计的前提[1]。南方主网与海南电网联网工程是我国首条、世界第二条500 k V交流海底电缆,其绝缘配合设计直接关系到工程运行安全性和总投资,故而尤为重要。从联网系统工频过电压、操作过电压和雷电过电压的角度,对海底电缆可能出现的各种过电压水平进行分析和仿真计算,根据计算结果对系统、一次主接线提出降低海底电缆过电压的措施。结合电缆过电压水平,计算电缆所需的绝缘厚度值,并对工频耐受电压、冲击耐受电压水平进行校核。最后,对提高海底电缆绝缘安全性能的措施提出建议,研究结果可为其他海底电缆工程的设计提供参考。     

风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算

针对风电场集电系统升压变压器和避雷器在雷害事故中大量损坏现状,在雷害事故现场调查的基础上,对风电场电缆集电系统雷电暂态过电压及电流分布进行了数值计算。建立了单台机组模型和多台机组模型,考虑了风电机组数量、雷电流幅值、机组冲击接地电阻等各种因素对雷电暂态过电压和雷电流分布影响。结果表明:避雷器标称放电电流偏小是雷击损坏主要原因,多次回击电流将导致避雷器以及与其并联连接的升压变压器损坏。对于35 kV风电场电缆集电系统,如果风电机组冲击接地电阻很难降低,提高避雷器标称放电电流可以有效解决电缆集电系统雷电暂态过电压和避雷器保护问题。根据计算结果提出了避雷器标称放电电流推荐值,当雷电流幅值50 k A时,标称放电电流5 k A的避雷器可满足要求;当雷电流幅值≥100 k A时,则需要相应提高避雷器标称放电电流。对风电场电缆集电系统,在接线工艺规范的前提下,升压变压器高压侧安装1组避雷器可以满足过电压保护和绝缘配合要求。     

雷击海上风电机组对其弱电系统影响分析

以海上SCD(超紧凑)3.0MW风力机组为原型,借助ATP/EMTP电磁暂态仿真软件建立该风力机组雷击暂态模型。并结合该暂态模型计算分析电缆屏蔽层、雷电波形及海上平台接地电阻对于风机内弱电设备雷电浪涌过电压的影响。结果显示:为保证风力机组内部弱电设备的安全,沿塔筒布置的电缆应采用屏蔽电缆,且两端均应做到有效接地;同时还应加装配套的保护措施,如加装浪涌保护器等;雷电流波形对于电缆感应过电压影响很大,因此仿真分析时应根据研究所需选取合适的雷电流波形;海上风机的接地电阻较小,接地电阻的变化对于弱电系统的雷电浪涌过电压的影响也较小,因此无需再采取降阻措施。仿真结果可为海上风力机组弱电系统的雷电防护提供参考。     

海上风电交流送出无功补偿配置方案研究

由于长距离海底电缆的充电功率大量盈余，无法实现无功就地平衡，同时海缆过电压及沿线电流需满足海上风电接入相关标准，从海缆沿线的过电压及电流出发，基于海上风电接入相关标准，制定海上风电无功补偿方案配置流程。以实际工程为例，基于PSCAD和PSS/E软件搭建海上风电场交流送出仿真模型，研究无功补偿配置方案，为海上风电交流送出工程的无功补偿配置方案提供了理论支撑，提升了工程经济性。     

某海上风电场谐波谐振实测及仿真分析

海上风电发展迅速,很多海上风电场采用长距离交流海底电缆接入电网,海缆较高的对地电容使风电场谐波谐振问题愈加突出.本文对某海上风电场因5次谐波谐振造成谐波异常及风机偏航系统故障进行实测,就谐振原因开展阻抗频率扫描和谐波潮流分析并提出相应的抑制措施.     

海上风电场海底高压电缆故障监测方法的研究

海底高压电缆是海上风电场传输电能的重要组成组成部分,因此海底高压电缆的安全运行对海上风电电力系统至关重要。针对分布式光纤传感器在线监测海底高压电缆运行状况的方法,利用有限元软件ANSYS建立XLPE海底高压电缆模型,仿真分析海底高压电缆在不同故障形式下,海底高压电缆内部物理量的变化,为分布式光纤传感器在线监测海底高压电缆运行状态提供参考。最后,根据这些仿真结果提出了一个信息融合的模型,以方便综合利用这些特征量和提高定位精度。     

基于真空断路器预击穿特性的海上风电场集电网合闸暂态过电压仿真研究

海上风电场中压电缆集电系统真空断路器在闭合空载变压器操作中,真空断路器预击穿会在机端变压器的高压侧产生暂态过电压,该过电压与电缆作用产生高频振荡过电压将对变压器绝缘产生损坏。文中研究真空断路器预击穿产生高频暂态过电压的机理,在PSCAD/EMTDC暂态分析软件上搭建真空断路器预击穿现象的自定义模型,并将此模型应用于简化的海上风电场中压电缆集电系统模型,研究合闸初相角、电缆长度和机端变压器位置对暂态过电压的影响。仿真结果表明机端变压器位于机舱且合闸初相角为15°过电压陡度最大,在机端变压器加装扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置后,暂态过电压陡度得到了明显的抑制。     

英国为其最新的海上风电场铺设海底电缆

英国Prysmian电缆及系统公司与西门子输配电公司签定了8700万欧元的一揽子供电合同．为即将竣工的北海Thanet 300MW海上风电场铺设海底电缆。该风电场建成后将是世界上最大的海上风电场,装有100台风力发电机,每台容量3MW。Prysmian将负责风力发电机间的电气连接及连至英国本土电网的海底电缆的铺设工程．费用达3600万欧元;而西门子将负责陆上及海上变电站的建设。     

海上风电场电缆集电网不对称短路暂态过电压仿真分析

为了研究大型海上风电场电缆集电网不对称短路引起暂态过电压幅值过大的问题,文中使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立300 MW海上风电场暂态计算模型,重点研究了故障点、机端变压器距母线位置、单条馈线风机数量、运行馈线数等因素对暂态过电压的影响以及短路故障后分闸产生的过电压。仿真分析表明,单相接地短路引起的暂态过电压大于故障后分闸产生的过电压,幅值最高可达2.5 p.u.。在此基础上,文中进一步研究了单相短路故障引起过电压的抑制措施,当避雷器和RC阻容保护器两种装置配合应用在机端变压器高压侧,过电压可抑制到2.24 p.u.,为海上风电场内部电气系统设计和风机端变压器绝缘设计提供了一定参考。     

响水近海风电三芯220kV光纤复合海底电缆的设计及制造

响水海上风电场是我国第一个使用三芯220 kV交联聚乙烯绝缘海底出线电缆的工程。介绍了该项目所用光纤复合海底电缆的设计、制造与检验。     

基于ETAP的海上风电场无功补偿配置研究

海上风电场由于远离陆地,大量使用海底电缆,其无功特性与陆上风电场存在较大差异,因此需要选择合适的无功补偿方式。基于ETAP软件对某海上风电场进行建模,通过分析其不同工况下的无功特性,提出在合适的地点选择补偿设备和补偿容量,计算结果对海上风电场无功补偿设计具有指导意义。