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光伏、风电低电压穿越


500KW 逆变器检测负载
500KW 逆变器检测负载 500KW 逆变器检测负载以下标准产品满足北京鉴衡 CGC/GF001-2009 和 IEC62116-2008 试验检测要求:ACLT-38160M 阻性、感 性、容性负载功率分别是 529K,满足 500KW 以下并网逆变器的孤岛保护功能 检测:阻性负载:0-529.97 KW 连续可调,步进幅度 0.01KW

;三相阻性电流可 分别独立显示于控制面板;感性负载:0-529.97KVA 连续可调,步进幅度 0.01KVA;三相感性电流可分别独立显示于控制面板;容性负载:0-529.97 kvar 连续可调,步进幅度 0.01Kvar;三相容性电流可分别独立显示于控制面板。 500KW 逆变器检测负载的主要功能:(1)ABC 三相感性电流及 ABC 三相容性电 流值直接分别独立显示于控制面板,谐振点症状直接显示于面板上。(2)内置的 阻性负载、感性负载及容性负载最小标准功率为 0.01K,步进幅度 0.01K,负荷 功率连续可调,可精确模拟交流谐振发生及满足逆变器防孤岛保护功能检测需 要。(3)ABC 三相感性电流及 ABC 三相容性电流值的最大分辨率为 1mA。(4)内 置电感采用磁路式可控式的负载电抗器,满足 220V50Hz 工况下 0.01KVA 功率 调节要求,满足长时间加载测试过程电感阻抗功率不会发生变化。(5)内置电容 采用 UL 认证的标准 CBB 电容器,满足 220V50Hz 工况下 0.01KVAR 功率调节 要求,满足长时间加载测试过程电容阻抗功率不会发生变化。(6)内置电容负载 每一支路必须增加有防短路专用保护电路模块, 避免电容器元件在测试过程发生 短路烧毁主机。(7)ABC 三相阻性负载、感性负载、容性负载的功率,可以分相 独立控制及调节,满足三相电压不平衡条件下精确调节交流谐振点。(8)可根据 性能参数检测要求, 可以通过操作面板或远程控制台设置相应的功率, 任意组合、 设定放电功率。(9)主机采用电子电路控制,具有温度过热自动报警保护功能: 由于特殊原因出现过热时,可自动切断负载。(10)采用 LCD 液晶面板可同时显 示电压、电流值、功率因数、频率、有功功率、无功功率等,也可显示电压、电 流波形。可以将测量数据上传到 PC 机上并实现对检测过程记录存储功能。(11) 新型功耗组件,功率密度高,无红热现象,整机由阻性负载、感性负载和容性负 载三部分组成。(12)功率输入连续可调。负载采用耗能方式工作,散热采用强制 风冷方式。(13)检测过程的测量数据可以记录并保存到远程 PC 机上(控制室)。 (14)配备后台分析软件,测量数据可以导成 WORD 和 EXCLE 格式的检测报告。 (15)ABC 三相电压、 ABC 三相电流具有最大值、 最小值自动记录存储功能; (16) 主机具有电压谐波检测功能, 具有电流谐波检测功能,能以柱状图方式直观显示 谐波含量。(17)满足三相 380V 并网逆变器性能检测需要,同时满足单相 220V 小功率并网逆变器测试需要。(18)可以在远程控制并调节 RLC 功率负荷(控制 室操作台上调节)。(19)并网逆变器输出的三相电压不平衡时,也能精确调试模 拟谐振点发生,精确检测并网逆变器防孤岛效应保护功能。500KW 逆变器检测 负载的技术参数:(1)主机由阻性负载、感性负载和容性负载三部分组成。功率 因数± 0.3~1 可调整。(2)RLC 三部分负载负荷由 ABC 三相独立控制开关实现连

续可调。(3)阻性、感性、容性部分均可自由组合,最小步进幅度 10W,满足精 确调试谐振点。(4)配备远程控制台,控制台与孤岛检测装置主机距离为 30 米。 (可选配)(5)为防止误操作导致并网逆变器过载烧机故障,要求远程控制台上 的功率调节按键可关闭锁定。(6)适用环境温度范围:-10~+50℃。(7)接入负 载电压: 三相 AC380V/50Hz(线电压 380V,相电压 220V)。(8)接线方式: 三相四线制 AC380V,或单相 AC220V 接入均满足检测需要。(9)电压精度为 ± 0.5%、电压分辨率为 0.1V。(10)频率测量范围为 40-65Hz。(11)电流测量范围 0-500A。(12)冷却方式:风冷。工作电源:交流 220V/50Hz 或交流 380V/50Hz。 (13)ACLT 机箱本身带有控制面板,并带有 RS232 接口,主机和计算机相连接, 并通过相关软件实现主机的测量数据传到远程 PC 机中进行分析处理。(14)PC 机软件可显示本次测试中的最大功率值,峰峰值。500KW 逆变器检测负载

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低电压穿越网
英文 :Low voltage ride through 缩写 : LVRT 低电压穿越( LVRT ) ,指在风力发电机并网点电压跌落的时候,风机能够保持

低电压穿越
并网,甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复,直到电网恢复正常,从而 “ 穿 越 ” 这个低电压时间 (区域 ) 。 LVRT 是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的 一种特定的运行功能要求。不同国家 (和地区 ) 所提出的 LVRT 要求不尽相同。目前在 一些风力发电占主导地位的国家,如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则, 定量地给出了风电系统离网的条件(如最低电压跌落深度和跌落持续时间) ,只有当电 网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网,当电压在凹陷部分时,发电机 应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越( LVRT)能力,同时 能方便地为电网提供无功功率支持, 但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如, 学术界尚有争论,而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出

色的性能。
编辑本段 风电场低电压穿越要求

基本要求
对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于 5%的省(区域)级电网,该电网区 域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。

风电场低电压穿越要求
右图为对风电场的低电压穿越要求。 a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至 20% 额定电压时能够保证不脱网 连续运行 625ms 的能力; b) 风电场并网点电压在发生跌落后 2s 内能够恢复到额定电压的 90% 时,风电场 内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

不同故障类型的考核要求
对于电网发生不同类型故障的情况,对风电场低电压穿越的要求如下: a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时, 风电场并网点各线电压在图 中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并 网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切出。 b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时, 风电场并网点各线电压在图 中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并 网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切出。 c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时, 风电场并网点各相电压 在图中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电 场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切

出。

有功恢复
对电网故障期间没有切出电网的风电场,其有功功率在电网故障切除后应快速恢 复,以至少 10% 额定功率 /秒的功率变化率恢复至故障前的值。

动态无功支撑
对于百万千瓦(千万千瓦)风电基地内的风电场,其场内风电机组应具有低电压 穿越过程中的动态无功支撑能力,要求如下: a) 电网发生故障或扰动,机组出口电压跌落处于额定电压的 20%~90% 区间时, 机组需通过向电网注入无功电流支撑电网电压,该动态无功控制应在电压跌落出现后 的 30ms 内响应,并能持续 300ms 的时间。 b) 机组注入电网的动态无功电流幅值为: K(1.0-Vt)In 。 In 为机组的额定电流; Vt 为故障区间机组出口电压标幺值; Vt=V/Vn, 其中 V 为机组出口电压实际值, Vn 为 机组的额定电压, K≥2 。
编辑本段 机组造价影响

风电机组低电压穿越( LVRT )能力的深度对机组造价影响很大 , 根据实际系统对 风电机组进行合理的 LVRT 能力设计很有必要。 对变速风电机组 LVRT 原理 进行了理 论 分 析 , 对 多 种 实 现 方 案 进 行 了 比 较 。 在 电 力 系 统 仿 真 分 析 软 件 DIgSILENT/PowerFactory 中建立双馈变速风电机组及 LVRT 功能 模型。以地区电网 为例 , 详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响 , 依据不同的风电场接入方案计算 风电机组 LVRT 能力的电压限值 , 对风电机组进行合理的 LVRT 能力设计。结果表明 , 风电机组 LVRT 能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定,设计风电机组 LVRT 能力时 ,机组运行曲线的电压限值应根 据具体接入方案进行分析计算。
编辑本段 解决方法

需要改动控制系统,变流器和变桨系统。我国的标准将是 20%电压, 625ms ,接 近 awea(american wind energy association)[ 美国风能协会 ]的标准。 针对不同 的发电机类型 有不同的 实现方法,最 早采用也 是最普遍的方 案是采用 CROWBAR,有的已经安装在变频器之中,根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的 大小,即电压跌落深度和时间,具体要求根据电网标准要求。 风电制造商采用得较多的方法,其在发电机转子侧装有 crowbar 电路,为转子侧 电路提供旁路,在检测到电网系统故障出现电压跌落时,闭锁双馈感应发电机 励磁变 流器,同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置 , 达到限制通过励磁变流器的电 流和转子绕组过电压的作用,以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈 感应发电机按 感应电动机方式运行) 。也就是在变流器的输出侧接一旁路 CROWBAR ,先经过散热 电阻 , 再进入三相整流桥 , 每一桥臂上为晶闸管下为一二极 管,直流输出经铜排短接 . 当低电压发生后 , 无功电流均有加大,有功电流有短时间的震荡,过流在散热电阻上以 热的形式消耗 , 按照不同的标准,能坚持的时间要 根据电压跌落值来确定。当然,在 直流环节上也要有保护装置 . 详细就不讨论 . 具体的讨论再联系。 FRT 的实物与图片可供 大家参考。但是大家所提到的 FRT 只是老式的 ,新式是在直流环节有保护装置,但输出

侧仍是无源 CROWBAR 。 crowbar 触发以后,按照感应电动机来运行,这个只能保证发电机不脱网,而不能 向电网提供无功, 支撑电网电压。 现在 LVRT 能提供电网支撑的风机很少, 这个是 LVRT 最高的 level。德国已经制定标准了。最后还是得增加转子变频器的过流能力。 另外,控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器,当有暂降时瞬时将电压补偿上去, 先保住控制系统不跳。 ABB 号称采用了一种 ACtive CROWBAR 来实现低压穿越功能。
[1]

编辑本段 规模化工况低电压穿越

金风科技于 10 月下旬率先在国内通过规模化工况条件下的低电压穿越测试。 此举 印证了直驱永磁的天然并网优势,将有力推动金风科技全面打造 “ 电网友好型 ” 产品, 进一步为客户发现和创造价值。 本次测试地点位于甘肃瓜州自主化示范风电场,项目装机总容量为 30 万千瓦,全 部采用了金风科技 1.5MW 直驱永磁风力发电机组。测试之前,金风科技在一天之内即 完成对全部参测 22 台机组的低电压穿越升级改造。10 月 22 日,在西北电网甘肃瓜州 东大桥变电站 330kV 人工单相短路试验条件下,有 19 台机组在大风满发工况下成功 实现不对称低电压穿越,一次性通过比例高达 86.4%。电网和投资商对此次测试结果 表示了一致认可。 低电压穿越是当电网故障或扰动引起风电场并网点电压跌落时,在一定电压跌落 的范围内,风力发电机组能够不间断并网,从而维持电网的稳定运行。在此之前,金 风科技已于 2010 年 6 月在德国通过由 Windtest 验证的低电压穿越测试,并于 2010 年 8 月在国内通过由中国电力科学研究院验证的低电压穿越测试。 本次测试则是国内首次由数十台机组在实际运行条件下进行的工况测试,因此测 试数据也更加具有实际应用价值和普遍说服力。 [2]
编辑本段 相关信息

新的电网规则要求在电网电压跌落时,风力发电机能像传统的火电、水电发电机 一样不脱网运行,并且向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复,直到电网电压恢 复,从而 “穿越 ”这个低电压时期 (区域 ),这就是低电压穿越 (LVRT) 。 双馈风电机组低压穿越技术的原理:在外部系统发生短路故障时,双馈电机定子 电流增加,定子电压和磁通突降,在转子侧感应出较大的电流。转子侧变流器直接串 连在转子回路上,为了保护变流器不受损失,双馈风电机组在转子侧都装有转子短路 器。当转子侧电流超过设定值一定时间时,转子短路器被激活,转子侧变流器退出运 行,电网侧变流器及定子侧仍与电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和 一个电阻器,并且与转子侧变流器并联。电阻器阻抗值不能太大,以防止转子侧变流 器过电压,但也不能过小,否则难以达到限制电流的目的,具体数值应根据具体情况 而定。外部系统故障清除后,转子短路器晶闸管关断,转子侧变流器重新投入运行。 在定子电压和磁通跌落的同时,双馈电机的输出功率和电磁转矩下降,如果此时风机 机械功率保持不变则电磁转矩的减小必定导致转子加速,所以在外部系统故障导致的 低电压持续存在时,风电机组输出功率和电磁转矩下降,保护转子侧变流器的转子短 路器投入的同时需要调节风机桨距角,减少风机捕获的风能及风机机械转矩,进而实 现风电机组在外部系统故障时的 LVRT 功能。

目前,风力发电技术领先的国家,如丹麦、德国、美国已经相继定量的给出了风 力发电系统的低电压穿越的标准。图为美国电网 LVRT 标准,从图中曲线可以看出 :曲 线以上的区域是风电场需要保持同电力系统连接的部分,只有在 曲线以下的区域才允 许 脱 离 电 网 。 风 电 场 必 须 具 有 在 电 网 电 压 跌 落 至 额 定 电 压 15% 能 够 维 持 并 网 运 行 625ms 的低电压穿越能力 ;风电场并网点电压在发生跌落故障后 3s 内能够恢复到额定 电压的 90%时,风电场必须保持并网运行。只有当电力系统出现在曲线下方区域所示 的故障时才允许脱离电网。 另外,控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器,当有暂降时瞬时将电压补偿上去, 先保住控制系统不跳。 ABB 号称采用了一种 ACtive CROWBAR 来实现低压穿越功能。
怎么选择光伏逆变器,要考虑哪些参数指标呢

首先要确定是并网还是离网。 逆变器的配置除了要根据整个光伏发电系统的各项 技术指标并参考生产厂家提供的产品样本手册来确定。 一般还要重点考虑下列几 项技术指标。 1、额定输出功率 额定输出功率表示光伏逆变器向负载供电的能力。 额定输出功率高的光伏逆 变器可以带更多的用电负载。选用光伏逆变器时应首先考虑具有足够的额定功 率, 以满足最大负荷下设备对电功率的要求,以及系统的扩容及一些临时负载的 接入。当用电设备以纯电阻性负载为生或功率因数大于 0.9 时,一般选取光伏逆 变器的额定输出功率比用电设备总功率大 10%`15%。 2、输出电压的调整性能 输出电压的调整性能表示光伏逆变器输出电压的稳压能力。 一般光伏逆变器 产品都给出了当直流输入电压在允许波动范围变动时, 该光伏逆变器输出电压的 波动偏差的百分率, 通常称为电压调整率。高性能的光伏逆变器应同时给出当负 载由零向 100%变化时,该光伏逆变器输出电压的偏差百分率,通常称为负载调 整率。性能优良的光伏逆变器的电压调整率应小于等于±3%,负载调整率就小于 等于± 6%。 3、整机效率 整机效率表示光伏逆变器自身功率损耗的大小。 容量较大的光伏逆变器还要 给出满负荷工作和低负荷工作下的效率值。一般 KW 级以下的逆变器的效率应 为 85%以上; 10KW 级的效率应为 90%以上; 更大功率的效率必须在 95%以上。 逆变器效率高低对光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响, 因 此选用光伏逆变器要尽量进行比较,选择整机效率高一些的产品。 4、启动性能 光伏逆变器应保证在额定负载下可靠启动。 高性能的光伏逆变器可以做到连 续多次满负荷启动而不损坏功率开关器件及其他电路。小型逆变器为了自身安 全,有时采用软启动或限流启动措施或电路。 以上几条是作为光伏逆变器设计和选购的主要依据, 也是评价光伏逆变器技 术性能的重要指标。 5、推荐品牌 阳光电源、三晶新能源、正泰等


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