（国网九江市供电公司 江西省九江市 332000）
摘要：根据变速恒频风电机组的发电原理，建立了变速恒频双馈感应电机的稳态数学模型，在考虑转速控制的基础上，提出了计算无功功率极限的方法。并结合风电场内无功损耗的特点，在考虑风机出力实时变化的情况下，提出无功补偿应以无功平衡和风电场电压变化为依据，最后结合工程实例，验证了所提方法的可行性。
关键词：风力发电；风电场；无功功率极限；无功损耗；无功补偿
变速恒频双馈感应风电机组的数学模型
双馈型风力发电机变速恒频发电原理
双馈型变速恒频发电机是当今风力发电的主流机型，它是绕线式异步发电机的一种，其定子绕组直接接入工频电网，转子通过交—直—交双向变频器与电网相联接。双馈发电机通过双向变频器对转子进行交流励磁。
发电机稳态模型
双馈感应电机的稳态等值电路如图2所示
变压器损耗：
总之，对风机的两种运行方式进行分析后可以看出，由于实际中所选用的风力发电机是恒功率因数运行，随着风机出力的变化，风机发出的无功功率有时会大于风电场消耗的无功功率，有时会小于风电场消耗的无功功率，随着风机出力和系统运行方式而实时变动。但需保证在运行时升压变高压侧母线功率因数不超出-0.98～+0.98的要求。通过对此风电场分析可知：当风电场向系统送出的无功功率最大值为0.414Mvar时，风电场升压变高压侧母线功率因数为0.999；当风电场向系统吸收的无功功率最大值为9.860Mvar时，风电场升压变高压侧母线功率因数为0.981，皆可满足电网要求。
但即使在风机进相运行的时候，风电场出力的变化对升压变高压侧母线电压的影响也不会超出国标的限值，即该风电场不需要可快速投切的动态无功补偿装置进行调压，使用分组投切的电容器组来补偿风电场空载时的变压器和电缆损耗，即能满足电压和无功调节的需要。在风电场空载情况下，风电场变压器的无功损耗为0.97Mvar，电缆线路的无功充电功率为0.11Mvar，此时风电场应补偿容性无功为0.86Mvar，在风电场加装1Mvar的电容器组即可满足不同运行方式下的并网要求。
结论：
（1）风电场无功补偿应以无功平衡和电压变动为计算依据。距离电网较近的风电场，当其发电量的变化不会影响系统电压稳定性，无功补偿设备可不选用可快速投切的动态无功补偿装置。
（2）我国实际运行中的风电机组大多采用恒功率因数运行，风机出力的变化会导致风电场无功损耗的随时变化，应通过详细计算来确定风机的功率因数，使风电场尽可能达到无功平衡和满足电压变化的要求。
（3）在计算无功补偿总容量时，需考虑风机和电网的运行方式，以及并网电压等综合因素来确定。
参考文献：
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作者简介：
郭新龙；1988-07；男；汉；江西省九江市；本科；研究方向：输电线路方向；单位：国网九江市供电公司。
论文作者:郭新龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/20
标签：风电场论文; 风机论文; 功率因数论文; 功率论文; 电压论文; 母线论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第22期论文;