行業標準、國家政策
防孤島效應測試是根據國家新能源光伏併網逆變器防孤島保護試驗的相關測試要求專門研發的一款測試設備。防孤島效應測試需要滿足:中國的《孤島防護國家標準草案》、IEEE 1547.1-2005《帶電力系統的設備互連配電資源的合格試驗程式》、VDE0126-1-1《德國標準-發電機和公共低壓網之間的自動開關設備》、IEC 62116-2008《併網連線式光伏逆變器孤島防護措施測試方法》、AS_4777.3-2005《能源系統通過逆變器併網第3部分電網保護要求》中文版、G83-1-1英國認證標準、UL1741-2010美國認證標準、DK5940義大利認證標準,同時滿足中國金太陽認證的標準。
防孤島效應測試設備
防孤島效應測試需要設備:RLC交流測試負載,模擬諧振發生,當諧振發生時,感性電流=容性電流=阻性電流,Q值=1(美標Q值原為2.5,現也改為1);三相電壓不平衡時,也能精確快速調試出每一相諧振點,科學檢測光伏併網逆變器防孤島保護功能及工作效率、供電性能,是生產車間、實驗室、安裝調試、科研開發必備的檢測工具。
防孤島效應保護試驗
驗中負載消耗的有功功率、無功功率與額定值的偏差百分比(%)
圖1 防孤島效應保護試驗平台圖1給出了防孤島效應保護試驗平台,K1為被測逆變器的網側分離開關,K2為被測逆變器的負載分離開關。負載採用可變RLC諧振電路,諧振頻率為被測逆變器的額定頻率(50/60Hz),其消耗的有功功率與被測逆變器輸出的有功功率相當。試驗應在表5規定的條件下進行。
註:由於電網從逆變器吸收有功功率和無功功率的不確定性,該項試驗使用實際電網比模擬電網更具有說服力。
防孤島效應測試試驗條件
表1 防孤島效應測試(保護)的試驗條件
條件 | 被測逆變器的輸出功率PEUT | 被測逆變器的輸入電壓a | 被測逆變器跳閘設定值 |
A | 100%額定交流輸出功率 | >直流輸入電壓範圍的90% | 製造商規定的電壓和頻率跳閘值 |
B | 66%額定交流輸出功率 | 直流輸入電壓範圍的50%±10% | 設定電壓和頻率跳閘值為額定值 |
C | 33%額定交流輸出功率 | <直流輸入電壓範圍的10% | 設定電壓和頻率跳閘值為額定值 |
a 若直流輸入電壓範圍為X~Y,則(直流輸入電壓範圍的90%)=X+0.9*(Y-X)。 |
a)閉合K1,斷開K2,啟動逆變器。通過調節直流輸入源,使逆變器的輸出功率PEUT等於額定交流輸出功率,並測量逆變器輸出的無功功率QEUT;
b) 使逆變器停機,斷開K1;
c) 通過以下步驟調節RLC電路使得Qf=1.0±0.05; ① RLC電路消耗的感性無功滿足關係式:QL=Qf*PEUT=1.0*PEUT; ② 接入電感L,使其消耗的無功等於QL; ③ 併入電容C,使其消耗的容性無功滿足關係式:QC+QL=- QEUT; ④ 最後併入電阻R,使其消耗的有功等於PEUT。
d)閉合K2接入RLC電路,閉合K1,啟動逆變器,確認其輸出功率符合步驟a)的規定。調節R、L、C,直到流過K1的基頻電流小於穩態時逆變器額定輸出電流的1%;
e) 斷開K1,記錄K1斷開至逆變器輸出電流下降並維持在額定輸出電流的1%以下之間的時間;
f)調節有功負載(電阻R)和任一無功負載(L或C)以獲得表6中陰影部分參數表示的負載不匹配狀況;表6中的參數表示的是偏差的百分比,符號表示的是圖 2中流經開關K1的有功功率流和無功功率流的方向,正號表示功率流從逆變器到電網;每次調節後,都應記錄K1斷開至逆變器輸出電流下降並維持在額定輸出電流的1%以下之間的時間;若記錄的時間有任何一項超過步驟e)中記錄的時間,則表6中非陰影部分參數也應進行試驗;
g)對於試驗條件B和C,調節任一無功負載(L或C),使之按表7的規定每次變化1%。表7中的參數表示的是圖2中流經開關K1的無功功率流的方向,正號表示功率流從逆變器到電網;每次調節後,記錄K1斷開至逆變器輸出電流下降並維持在額定輸出電流的1%以下之間的時間;若記錄的時間呈持續上升趨勢,則應繼續以1%的增量擴大調節範圍,直至記錄的時間呈下降趨勢。
h) 以上步驟中記錄的時間都應符合5.5.1.3的規定,否則即判定試驗不通過。
表2 試驗條件A情況下的負載不匹配狀況
試驗中負載消耗的有功功率、無功功率與額定值的偏差百分比(%) | ||||
-10,+10 | -5,+10 | 0,+10 | +5 | +10,+10 |
-10,+5 | -5,+5 | 0,+5 | +5,+5 | +10,+5 |
-10,0 | -5,0 | +5,0 | +10,0 | |
-10,-5 | -5,-5 | 0,-5 | +5,-5 | +10,-5 |
-10,-10 | -5,-10 | 0,-10 | +5,-10 | +10,-10 |
驗中負載消耗的有功功率、無功功率與額定值的偏差百分比(%) |
0,-5 |
0,-4 |
0,-3 |
0,-2 |
0,-1 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
技術參數
主機由阻性負載、感性負載和容性負載三部分組成。功率因數±0.3~1可調整。
三部分負載由三相RLC獨立鏇轉組合控制及撥動開關分段控制:
阻性、感性、容性負載功率分別是110K,滿足100KW以下併網逆變器的孤島保護功能檢測:
阻性負載:分相獨立控制0.01-0.09kW, 0.1-0.9 kW, 1-9 kW(A相、B相、C相分別有三隻10檔鏇轉組合開關,共九隻組合開關);10kW、10kW、20kW、20kW、20kW(五隻撥動開關),合計:109.97 KW;防孤島效應試驗測試設備
感性負載:分相獨立控制0.01-0.09 kVA,0.1-0.9 kVA,1-9 kVA(A相、B相、C相分別有三隻10檔鏇轉組合開關,共九隻鏇轉組合開關);10kVA、10kVA、20kVA、20kVA、20kVA(五隻撥動開關),合計:109.97KVA;
容性負載:分相獨立控制0.01-0.09 kvar, 0.1-0.9 kvar,1-9 kvar(A相、B相、C相分別有三隻10檔鏇轉組合開關,共九隻鏇轉組合開關);10kvar、10kvar、20kvar 、20kvar、20kvar(五隻撥動開關),合計:109.97 kvar .
阻性、感性、容性部分均可自由組合,最小步進幅度10W。
適用環境溫度範圍:-10~+50℃。防孤島效應試驗測試設備
接入負載電壓: 三相AC380V/50Hz(線電壓380V,相電壓220V)。
接線方式:三相四線制AC380V,或單相AC220V接入均滿足檢測需要。
電壓精度為±0.5%、電壓解析度為0.1V。
頻率測量範圍為40-65Hz。
電流測量範圍0-500A。防孤島效應試驗測試設備
冷卻方式:風冷。工作電源:交流220V/50Hz。
機箱本身帶有控制臺,並帶有RS232接口,主機和計算機相連線,並通過相關軟體實現主機的測量數據傳到遠程PC機中進行分析處理。
PC機軟體可顯示本次測試中的最大功率值,峰峰值。