[科普中国]-撬棒电路

撬棒电路是指可起到加速衰减转子绕组电流的作用的保护电路。但其电阻值大小严重影响撬棒保护电路的有效性。当电网电压出现大幅跌落时，双馈电机（DFIG）撬棒保护电路中电阻的取值范围和投切时机的整定， 以及其他影响撬棒电路保护效果的因素，为撬棒电路在 LVRT技术中更好的应用奠定理论基础。

简介由于多数风机尚不具备 LVRT 能力，故障发生时，为保护机组安全和不影响电网电压恢复，一般选择切出风电机组。但由于风电有功出力较多，故障发生时切出风机将使系统损失大量有功出力，导致频率下降，甚至出现甩负荷的严重事故。当电网电压出现大幅跌落时，双馈电机（DFIG）撬棒保护电路中电阻的取值范围和投切时机的整定， 以及其他影响撬棒电路保护效果的因素，为撬棒电路在 LVRT技术中更好的应用奠定理论基础1。

撬棒电路对DFIG短路电流的影响定子短路电流交流分量的幅值和衰减时间常数均与撬棒有关，撬棒电路的投入将大大降低短路电流的幅值并加快交流分量的衰减，撬棒阻值越大，效果越明显。对于不对称短路，同样有此规律。值得注意的是，很多文献为了简化分析在推导DFIG短路电流时忽略了撬棒电路的投入时间，即假定故障瞬间撬棒电路已经投入，这对于短路电流的计算无可厚非，但却掩盖了撬棒电路投入后DFIG的动态响应过程。撬棒电路投入后DFIG变成异步电机，需要从电网吸收大量的无功功率。所以系统侧能提供无功功率的多少直接影响到故障后风电机组的运行状态。以风电场并网联络线上发生三相短路故障为例，撬棒电路投入前，风电机组没有失去励磁，定子端会存在一定程度的残压，短路电流也会比较大；但撬棒电路投入后，风电机组失去励磁，由于联络线三相短路阻断了系统与风电场的联系，系统无法向风电场支援无功功率，发电机励磁磁场不能建立，会导致风电机组的定子电压进一步下降，甚至趋于 零，此时短路电流的交流分量迅速衰减，很快也趋于零，只剩下随定子时间常数衰减的直流分量。对于不对称短路，撬棒电路的投入同样会使风电机组定子电压进一步降低，短路电流减小；但系统侧仍可以向风电场提供无功支援1。

撬棒电路对风电场弱馈特性的影响投入撬棒后的DFIG正序阻抗呈现负电阻、正电抗性质，撬棒电阻对电抗分量影响较大，正序阻抗模值随撬棒阻值的增大迅速增大并趋于饱和；负序电阻和电抗同样随撬棒的阻值增大而增大，但电阻分量增大更明显，负序阻抗模值增加的速度要比正序阻抗慢。风电场内的各DFIG通过集电线路和中压母线并联连接，部分风电机组因撬棒电路投入引起正负序阻抗的增大，将使整个风电场的等效正负序阻抗也相应增大，另外，撬棒电路并不影响零序电流的分配，所以撬棒电路投入后，风电场侧保护测得的短路电流中零序分量与正负序分量的比值也会明显增大。

总结综上所述，DFIG撬棒电路的投入增加了风电机组的正负序阻抗，尤其是正序阻抗，从而使风电场的弱馈程度加强，将对保护造成更严重的影响1。

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徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学