逆變器并網測試數據及分析

1、電網側2012-3-28測試數據及分析測試時間：2012-3-28地 點： 測試設備：FLUKE 1760測 試 人： 測試內容：逆變器并網前后電網側諧波及功率因數的變化1 現場配電以及測試接入點跟現場值班人員確認，得知車間配電簡圖如圖1所示：圖1：車間配電見圖FLUKE 1760的測試點在A2位置。實際測試接法如圖2所示。圖2：現場測試照片為研究逆變器并網過程以及并網點對于此電網的影響，進行對比試驗。試驗過程如下：09:45-10:40左右逆變器未開機，負載功率全由電網提供；10:40-13:50左右為逆變器工作時間段；13:50-14:30逆變器停機，負載功率全部由電網提供。在三個過程中始

2、終采用Fluke 1760接在A1點記錄數據進行最終分析，得出逆變器對此電網的影響。2.測試數據及分析測試時間從上午9點45分開始，到下午2點30分結束。Fluke 1760采集數據分析如下：1) 三相電流時間圖標（時間：09:44:3914:28:12）圖3：三相電流波形縱坐標：電流(KA)；橫坐標：時間(小時：分)；從三相電流波形可以看出：09:45-10:40左右逆變器未開機，每一相電流在0.91.2KA左右；10:40-13:50左右為逆變器工作時間段，此時逆變器為負載提供一部分電流，A2點的電流在0.50.9KA附近；13:50-14:30逆變器停機，電流在1.11.5KA左右。從圖

3、上三相電流測量數據可以得出兩點：整個線路的最大的尖峰電流也在1.7KA附近，與斷路器K1的整定值相差偏大，很難導致K1脫扣。電網的負載存在一定的不平衡，而且負載的功率也有波動。2) 有功功率時間圖片（時間：09:44:3914:28:12）圖4：有功功率縱坐標：有功功率(MW)；圖4是有功功率，其中黃色為總有功功率。由上圖可以看出：09:45-10:40左右逆變器未開機，負載功率全由電網提供；10:40-13:50左右為逆變器工作時間段，因為逆變器發(fā)電給負載提供了有功功率，可以看出電網側提供的有功功率下降比較明顯，此時負載功率電網提供功率+逆變器發(fā)電功率。13:50-14:30逆變器停機，負載

4、功率全部由電網提供。3) 無功功率時間圖片（時間：09:44:3914:28:12）圖:5：無功功率縱坐標：無功功率(KVAr)；圖:6：無功功率細節(jié)分析（時間：10:37:2210:56:43）由圖5與圖6可以看出：10點40分之前，光伏并網逆變器未開機，電網側總無功為160KVar左右；10點40分光伏并網逆變器開機后，電網側無功為180KVar左右，電網的無功功率僅僅增加20KVar左右；在10:4110:53之間，受負載功率變化以及電網的無功補償裝置投入切除的影響，電網無功處于波動狀態(tài)；綜合網側有功功率時間圖及網側無功功率時間圖分析在此過程中負載時在增加工程中，負載無功損耗也隨有功的增

5、大而增大了；因此在10:53左右斷開無功補償裝置，電網側無功功率一直維持在了280KVar左右，13:50斷開光伏并網逆變器，此時電網側無功功率在260KVar左右，由上分析可知，逆變器工作后電網側無功增加20KVar左右，與逆變器輸出側開關柜上（A1點）的檢測表的數據一致，如下圖所示：圖:7：逆變器輸出端(A1)有功、無功及功率因數4) PF值（時間：09:44:3914:28:12）圖8：PF值的數據 在在沒有投入逆變器的時候PF值較高，投入逆變器后PF值變小，具體原因見下面分析。5) 諧波時間圖標圖9：電網側三相電流諧波絕對值（時間：09:44:3914:28:14）圖10：電網側三相電

6、壓諧波相對值（時間：09:44:3914:28:14）由上圖分析可知：09:45-10:40左右逆變器未開機，電網側電流諧波比較大，逆變器并網前電流諧波絕對值最大一相為125A左右（紅色曲線）；10:50左右兩臺逆變器并網運行后電網電流諧波絕對值為135A左右；13:50左右逆變器停機斷網后電網側電流諧波絕對值仍為150A左右（紅色曲線）；因此逆變器并網前與并網后電網諧波變化不大。3. 分析以及結論系統(tǒng)功率走向如下圖所示：圖11：系統(tǒng)功率走向圖圖11所示，負載有功功率P=P1+P2，負載無功功率Q=Q1+Q2，經上述數據分析：1) 當逆變器未并網發(fā)電時：P1=Q1=0,負載所需有功及無功均由電

7、網提供，即：PP2，Q=Q2。2) 當逆變器并網發(fā)電時：逆變器輸出有功功率P1增大，逆變器輸出無功功率Q1很小（20Kvar左右，參見A1點檢測表）相對負載無功Q約260Kvar可忽略不計，則負載有功功率P及無功功率Q一定時，電網提供有功功率P2減小，電網提供無功功率Q2相對變化不大。根據電網側功率因數公式可知，當電網提供有功功率P2減小而無功功率Q2一定時，P2F值減小，所以逆變器輸出功率P1越大，電網提供有功功率P2P-P1就越小，而Q2=Q值一定，從而電網側功率因數P2F值越小。綜上所述得出以下結論：當逆變器工作時，電網端功率因數減小并不是因為逆變器吸收無功導致，而是因為負載的部分有功由

8、逆變器提供，電網側提供的有功功率變小所致。若需要提高電網側A2點的功率因數，可通過調節(jié)或增加無功補償裝置來實現，作為發(fā)電設備的并網逆變器無法校正。逆變器輸出側斷路器K2 的整定值為1250A，而電網側斷路器K1 的整定值為5000A，當逆變器并網時，由于P2 減小，流經K1 的電流減小，P1 越大，流經K1 的電流越小，且逆變器并網時電流、電壓諧波均無明顯增大，由此可知斷路器K1 跳脫并不是因為逆變器并網造成諧波引起。電網2012-3-31測試數據及分析測試時間：2012-3-31地 點： 測試設備：FLUKE 1760測 試 人： 測試內容：逆變器以+0.95的功率因數發(fā)電時電網側諧波及功率

9、因數的變化，驗證無功輸出對于電網的影響；圖1：車間配電見圖測試點和第一次測試的位置為同一位置。正式測試時間從10:35左右開始第一臺逆變器并網并將逆變器功率因數逐步調到0.95，10:46左右第二臺逆變器開始并網并將逆變器功率因數逐步調到0.95，測試數據及分析如下：1). 有功功率時間圖（時間10:20:1811:21:30）圖2：有功功率從圖2分析可知：逆變器并網后電網提供有功功率從800KW左右降到400KW左右，逆變器提供有功功率400KW左右，考慮到現場負載功率的變化，這與現場逆變器發(fā)電功率370KW左右相符，同時也驗證了第一次測試的得出結論，逆變器的額并網會降低負載從A點電網側吸取

10、的有功功率。2). 無功功率時間圖（時間10:20:1811:21:30）圖3：無功功率從圖3分析得知：兩臺逆變器并網并將逆變器功率因數都調到0.95后，電網提供無功功從并網前（時間10:35左右）250Kvar左右降到150Kvar左右，即逆變器提供無功功率100Kvar左右，這與現場逆變器并網端檢測表檢測值相符，也就是逆變器抵消了負載的部分無功消耗。3) 功率因數時間圖（時間10:20:1811:21:30）圖4：功率因數隨著逆變器的無功提供，系統(tǒng)從A1點吸取的無功減小，所以有功沒有大的變化情況下，功率因數會得到提高，從圖4也反映了這個結論。圖5：功率因數細節(jié)（時間10:35:0110:4

11、7:44）從圖5的功率因數細節(jié)分析得出：當逆變器提供無功時，網側功率因數值得到少許提升，功率因數從0.9以下提升到0.9以上，但由于逆變器無法探測的A1點的無功，只能采用固定值補償，不能代替功率補償裝置來有效提高功率因數。4). 諧波時間圖（時間10:20:1811:21:30）圖6：諧波分析從圖6分析得出：電網電流諧波的絕對值從逆變器并網前的155A左右（10:35紅色曲線）降到逆變器并網后145A左右（11:00紅色曲線），因此判斷電網諧波并沒有因逆變器的并網而增大。光伏并網逆變器對于系統(tǒng)的諧波沒有什么影響。而且隨著無功補償，導致系統(tǒng)無功補償柜動作減少，也可以降低整個系統(tǒng)的諧波電流。綜合上

12、述總結如下：現場系統(tǒng)功率走向如下圖所示：圖示負載有功功率P=P1+P2，負載無功功率Q=Q1+Q2，經上述數據分析：1) 當逆變器未并網發(fā)電時：P1=Q1=0,負載所需有功及無功均由電網提供，即：PP2，Q=Q2。2) 當逆變器并網以0.95的功率因數發(fā)電時：逆變器輸出有功功率P1增大到接近400KW，逆變器輸出無功功率Q1增大100Kvar左右，且逆變器輸出有功P1始終大于無功Q1，而電網提供無功Q2從250Kvar左右下降到150Kvar左右，負載有功功率P及無功功率Q一定時，P2'=P-P1，Q2'Q-Q1，因逆變器實際運行中Q1的增大幅度遠不及P1的增大幅度，所以電網側

13、Q2的減小幅度遠不及P2的減小幅度。即：Q22P22<Q2'2P2'2因此逆變器并網前電網功率因數仍大于逆變器并網后功率因數即：從以上分析可知，逆變器可以實現一定范圍的無功補償，從實際的檢測數據看出A1點的無功得到了相應的減少，功率因數得到了提升，但是由于逆變器無法得知實際功率點A1的功率因數的變化情況，因此無法實現和無功補償裝置的作用。電網2012-4-3測試數據及分析測試時間：2012-4-3地 點：測試設備：FLUKE 1760測 試 人： 測試內容：U3站房逆變器并網時對電網諧波及功率因數的影響圖1：車間配電見圖1. 從現場人員描述得知：現場曾經跳閘的U32段總開

14、關對應的并網逆變器為S21和S22，對應的并網點斷路器為S204，因此選擇S204斷路器輸出為測試點，也就是圖1的A1點位置。測試點測試現場如下圖所示：圖2：現場測試測試過程：因測試當日所有負載停運，所以該并網點位置測試所得數據與電網側數據一致。測試時間為11:11左右開始，13:15左右結束，11:20左右S21逆變器開始并網，11：38左右S22逆變器開始并網，考慮到發(fā)電功率比較大12:30左右S21逆變器停機，S22一直并網運行直到13:06停機。2. 測試數據及分析現場并網點檢測表顯示如下圖所示：圖3：逆變器輸出端有功、無功及功率因數1) 有功功率時間圖圖4：有功功率圖中黃色曲線為三相

15、總有功，從圖上可知，11:20開始S21逆變器開始并網有功功率上升并穩(wěn)定在190KW左右，11:38開始S22逆變器并網后，有功功率上升并穩(wěn)定在410KW左右，12:30開始S21逆變器停機后，有功功率穩(wěn)定在210KW左右，直到13:06停機有功功率降為零。2) 無功功率時間圖圖5：無功功率圖中黃色為總無功功率，從圖上可知，11:20開始S21逆變器開始并網無功功率上升到4Kvar左右（這與現場檢測表顯示一致），11:38開始S22逆變器并網后，無功功率上升到10Kvar左右，12:30開始S21逆變器停機后，無功功率下降到4Kvar左右，直到13:06停機無功功率降為零。從圖上得知，兩臺逆變

16、器并網后無功功率10Kvar左右相對有功率410KW左右是非常小的，完全可以忽略不計。3) 功率因數時間圖圖6：功率因數圖7：功率因數細節(jié)從以上圖中可看出，11:20機器開機開始并網，約30秒后機器功率因數即穩(wěn)定在0.98且繼續(xù)上升直到1左右（這與現場檢測表計顯示一致），直到11:38第二臺逆變器并網瞬間功率因數有個尖峰下降到0.7左右，持續(xù)時間不到1/10秒，這個可忽略不計。4) 三相電流時間圖圖8：三相電流從圖上可得知：11:20逆變器開始并網穩(wěn)定運行后三相電流為275A左右；11:38兩臺逆變器穩(wěn)定運行時三相電流為575A左右并隨著光照的增強上升到600A；12:30關閉一臺逆變器后三相

17、電流降到300A左右。5) 三相電流諧波絕對值時間圖圖9：三相電流諧波絕對值從圖上可看出：11:20逆變器并網時瞬間值最大為32A左右（綠色曲線），隨后立即下降到3.5A左右穩(wěn)定運行；11:38第二臺逆變器并網瞬間值最大為65A左右（綠色曲線，這個并網瞬間尖峰值相比第一次P2站房測試逆變器未并網時電網電流諧波絕對值平均高達150A左右的一半都不到），隨后下降到6.5A左右穩(wěn)定運行，直到12:30關閉一臺逆變器后又下降到3.5A左右穩(wěn)定運行。逆變器并網運行時電流諧波絕對值3.5A相對三相電流值275A很小，因此對電網影響可以忽略。6) 三相電流諧波相對于h01值時間圖圖10：三相電流諧波相對值從

18、圖上可心看出：11:20第一臺逆變器并網瞬間電流諧波相對于h01瞬間值最大為0.85%左右（綠色曲線），隨后最大值（藍色曲線）降到0.6%以內；第二臺逆變器并網瞬間電流諧波相對于h01瞬間值最大為0.9%左右，隨后最大值降至0.65%左右（藍色曲線）；因此從以上數據進一步說明逆變器并網運行時不會對電網的電流諧波造成影響。7) 電壓諧波時間圖圖11：三相電壓諧波絕對值從圖上可以看出：11:20第一臺逆變器并網瞬間電壓諧波最大值不到2.0V（綠色曲線），隨后最大值便下降到1.2V左右（藍色曲線）；11:38第二臺逆變器并網瞬間電壓諧波最大值為2.1伏不到（綠色曲線），隨后最大值便下降到1.3V左右（藍色曲線），之后電壓諧波的最大值緩慢上升到1.4V左右（藍色曲線）；直到13:06