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文檔簡介
1、引言1、范圍2、總則3、分布式發(fā)電EMC要求和測試4、分布式發(fā)電EMC發(fā)射5、抗擾度 結語P2大量的分布式能源發(fā)電機組接入電網所產生的電磁兼容 及電能質量問題日益突出。為此,國際電工委員會起草頒布 了技術指導文件“低壓電網分布式發(fā)電系統(tǒng)低頻電磁抗擾度和 發(fā)射要求評估”。我國將等同采用該標準( GB/Z 17625.X xxxx ),目前已完成報批稿。以下對該標準的主要內容:接 入低壓電網每相電流不大于75A的單相和多相分布式發(fā)電系統(tǒng) 的電磁兼容要求及測試原則及抗擾度要求等作一簡要介紹及 解讀。P3GB/Z 17625.X XXXX的目錄:P4該標準對每相電流不大于75A的單相和多相分布式發(fā) 電
2、系統(tǒng)(特別是連接到低壓公共供電網絡的換流器)現 有和擬定的國家與國際標準進行評估,以確定電磁兼容 要求和試驗條件,為最終制定電磁兼容要求和試驗條件 標準奠定基礎。該標準僅限于頻率不高于9 kHz的電磁兼 容問題(抗擾度和發(fā)射),不包括發(fā)電機接入電網的其 它方面內容。P5為了獲得連接到低壓電力系統(tǒng)潛在騷擾裝置適當的EMC限 值和測試條件。P主要關注DG引起的發(fā)射,以及公共電網中經常發(fā)生的抗 擾度事件;盡可能利用現有的發(fā)射和抗擾度標準,包括測試設置和現 有在用的測試設備;現有的標準結合DG設備的需求,提供兩類發(fā)射試驗定義:“產品測試”;P“系統(tǒng)測試”。采用這兩種測試方法,認為可同時滿足DSO和DG
3、制造商的 要求,使電流75A的DG設備連接至典型的電網能可靠運行。直流供電逆變器騷擾發(fā)射和抗擾度試驗檢測裝置如圖1所示圖1發(fā)射-抗擾度試驗綜合檢測裝置P8圖1所示的阻抗單元可以是串聯也可以是并聯式,用來模擬IEC 61000-3- 3或IEC 61000-3-11中指定的公共電網阻抗,其值取決于DG功率。加入 阻抗單元后,任何從逆變器或負載流入/流出的非線性電流會在阻抗單元 的逆變器側引起電壓畸變。建議采用IEC 61000-3-3中定義的Zref和 IEC 61000-3-1 ,6.3中定義的Ztest。電流16A的設備,可參考IEC 60725的基準阻抗值(Zref=Zref 0.4+ j
4、 0.25),各相為(0.24 + j 0.15)和中性線(0.16 + j 0 .1 )兩部分。電流 75A的設備,建議采用IEC 61000-3-1 , 6.3中規(guī)定的Ztest,其綜合 阻抗值為(0.25 + j 0.25 )。P9參照圖1的發(fā)射抗擾度試驗的通用檢測裝置和要求DG推薦測試測試裝置配置建議限值測試阻抗測試指定事項諧波發(fā)射IEC 61000-3-2IEC 61000-3-12修 改 后 的 等 級C( 600 W)IEC 61000-3-12中修改后的表2, Rsce =33 ( 600 W)無產品測試IEC 61000-3-3IEC 61000-3-11預畸變 5 %若電壓
5、諧波失真 5 %,則因DG引起的電壓諧波 失真600W1%21.6%10.7%7.2%3.8%3.1%2%1%1%是DG的功率因數,在輸出為100%時測量表3 DG每相電流75A時的限值(Irms的百分比)表3中極限值定義為在DG單元持續(xù)滿載運行條件下,電流平滑后的方均根Irms的百分比。確定最大持續(xù)工作電流的方法見IEC61000-3-12(逆變器工作在最大功率期 間的平均電流)。逆變器首先要運行在可持續(xù)的最大(額定)功率下。以該條件下的電流為 限值的基礎,即使是在25%或50%的功率下測試。P14根據DG的類型和接入電網的方式,可能會增加不平衡度,從而影響供 電質量。本部分沒有給出推薦的限
6、值及測試方法,給出如下注意事項:(1)光伏發(fā)電裝置通常是通過單相電力電子逆變器接入低壓電網,連接點 的系統(tǒng)阻抗相對大,與接入高電壓等級相比,將導致更大的不平衡度。(2)在大多數情況下,負載的不對稱是產生不平衡的主要原因。(3)應考慮電壓不平衡的長期影響,即持續(xù)時間為10分鐘或更長時間,且 只與負序分量有關。對中性點直接接地系統(tǒng),還與零序分量不平衡度有關。(4)連接在相間的單相負載引起的電壓不平衡,與負載功率和系統(tǒng)三相短 路容量的比值相等。因此,在涉及到較大容量的裝置時才考慮不平衡。P15每相電流16A的DG設備采用IEC 61000-3-3。 每相電流75A的DG設備采用IEC 61000-3
7、-1 。閃爍水平表示為Pst,在設備供電端口測量,該設備含有不向公共配電網輸 送功率的DG單元,在正常負載條件下不應超過Pst=1.0當DG設備向公共供電網中輸送功率時,在設備供電端口測量的DG發(fā)射值Pst 0.5 。測量應在供電網絡的正常負載和穩(wěn)態(tài)下進行,且公共供電網沒有電壓閃 爍存在。IEC 61000-4-15規(guī)定了如何評估Pst,Plt(長時閃爍指標),dmax和dc(相對 穩(wěn)態(tài)電壓變化),并為這些直接測量參數的評價提供了詳細規(guī)范。P16(1)DG設備電壓閃爍測試條件(向公共供電網輸送功率)如圖1所示配置DG設備,與IEC 60725中參考阻抗(Zref)或Ztest(對于較 高的功率
8、單元)接入。設置模擬公共供電網為額定電壓水平,并確認它滿足 IEC 61000-3-3中6.3的規(guī)定,如下表所示(50Hz系統(tǒng))。測試電壓應保持在額定電壓值2 %內; 頻率應在50Hz 0.5 %;供電電壓總諧波畸變率低于3%;如果Pst小于0.4,在測試中試驗供電電壓波動可忽略;在每一測試前后進行驗證。P17(2)DG設備電壓波動限值(向公共供電網輸送功率)對于自動控制的DG,dmax限值為4%;對于人工控制的DG設備,dmax可接受 的限值為6%與DG沒有接入和啟動前呈現的水平相比,DG啟動并向公共供電網輸送功 率時的Pst值增加不應超過0.5。IEC 61000-3-3中規(guī)定了其它參數的
9、限值。P18目前直流電流注入還沒有全世界范圍內的或者IEC限制值。美國 IEEE1547規(guī)定最大限值為DG額定電流的0.5% 。其它幾個國家,允許 1%的額定電流限值,或01A變化的絕對值,英國的限值為每相額定電 流的0.25%。分布式發(fā)電機向配電網注入直流的問題受到的關注增加。因此需 要考慮電壓或電流中的直流分量(偏移)將會出現并流入電網的可能 性。由于電路設計(例如由于組件特性的分散引起的不對稱)可能引 起直流注入問題或者內部故障可導致直流偏移的出現。直流分量注入 到交流網絡中會帶來多種問題,IEC 61000-2-2中介紹了其中的一部分。P19含有DG設備的局部電網與其它部分解列時,可觀
10、察到持續(xù)8ms到幾 百毫秒的短時過電壓。這些過電壓會對與DG設備并聯運行的設備產生 負面影響,因此需要限制最大過電壓。短時過電壓定義為持續(xù)時間少于2個基波周期(50Hz時40ms)。長時 過電壓持續(xù)時間超過2個周期。記錄DG解列過程中所產生的過電壓,需測量最大值方均根值和最大值 峰值電壓。目前沒有DG從公共供電網解列過程中過電壓限值規(guī)定,以下只涉及如何 記錄這個過電壓。P20(1)持續(xù)時間小于2周期的過電壓測試施加一介于DG輸出功率25%50%之間的負載,當DG運行在穩(wěn)定狀 態(tài)后,斷開公共供電網并記錄電壓波形。(2)持續(xù)時間超過2周期的過電壓測試施加一相當于DG可用輸出功率100%2%的負載,
11、當DG運行在穩(wěn)定 狀態(tài)后,斷開公共供電網并記錄電壓波形??刹捎肐EC 61000-4-30中規(guī)定的測試設備,其采樣速率至少為公共供電 網基波頻率的100倍。P21已發(fā)現與開關頻率引起的電壓畸變相關的問題,如過熱影響濾波器、功率電源或輔助變壓器。還發(fā)現電子控制設備故障或可聽噪聲問題。目前, 在這個頻率范圍內還沒有確定發(fā)射限值P22對于分布式發(fā)電高度滲透的電網,合適的抗擾度要求及試驗程序是 聯網設備之間可靠和兼容運行的關鍵保障。因對用戶設備和敏感進程的影響,廣泛認為電壓暫降和短時中斷是 最嚴重和頻發(fā)的電能質量問題?,F有的防孤島要求的標準可能約束了DG設備的低電壓穿越能力。這 些防孤島要求并沒有覆蓋
12、持續(xù)時間從幾毫秒到40ms50ms的短時電壓暫 降/中斷的情況。P23標準建議,最好對防孤島技術要求進行協(xié)調配合,使得DG設備適應持 續(xù)1 5個周波的短時電壓波動,而無須從公共電網斷開。如此可以改善 持續(xù)時間小于100ms的電壓暫降或中斷情況下的電能質量。圖2給出了3種抗干擾要求的電壓容差曲線:電網的保護要求、發(fā)電設備的 抗干擾能力及標準規(guī)定的抗干擾要求。圖2 DG抗干擾要求的電壓容差曲線目前的抗電壓暫降干擾測試標準重點放在核查設備最小抗電壓暫降能力。P24國家交流電壓最大值交流電壓最小值斷開時間奧地利253V195V0.2s比利時253V195V0.2.s;最大1.5(10kW)丹麥U265
13、V,253VU207V0.2s,0s,0s芬蘭244V207V30s to 60s244V;53V 時0.05s ;207V 時2s 10s法國264V195V0.1S德國253V195V0.2s希臘264V184V0.5s意大利276V184V276V 時0.1s;184V 時0.2s韓國264V194V0.16s 2s墨西哥126V108V0.16s 2s荷蘭244V207V0.1挪威253V207V253V時 60s;76V 時0.2s;207V時 60sP25表5 為不同國家逆變器允許接入電網的窗口電壓,最后一列表示的 是最大斷開時間。表5 電壓波動下PV逆變器的保護要求(1)電壓暫降
14、和短時中斷的抗擾度試驗要求試驗配置與圖1所示的試驗配置類似,可使用模擬電網完成電壓暫降和短 時中斷的抗擾度試驗。模擬電源設定為電壓暫降發(fā)生器。為了使逆變器能在不同網絡阻抗條件下穩(wěn)定工作,應進行電網阻抗對 抗擾度影響的試驗。除考慮公共電網中的電壓暫降和中斷,還必須考慮DG設備不同直流電 壓對試驗的影響。如對光伏逆變器,推薦采用光伏陣列模擬器(或太陽 能電池板)為被測設備的電源。電壓暫降發(fā)生器須能產生給定幅值、持續(xù)時間、波起始點和相角跳變 的電壓暫降。P26(1)電壓暫降和短時中斷的抗擾度試驗要求試驗應分別在設備處于不同運行條件、不同功率等級下進行,比如模擬太陽能發(fā)電系統(tǒng)在多云和晴天環(huán)境下運行:應
15、準確掌握被測設備的運 行狀態(tài)況,包括直流電壓和電流的情況,并且記錄發(fā)生的故障。試驗應在每個試驗等級上重復三次。在給定百分比之間的電壓下降水平 內,連續(xù)步驟間的測試等待時間由“延時”給定,此時允許設備單元處于 穩(wěn)定狀態(tài)10s(由“間隙”給定)。這不僅讓設備可以恢復正常運行,同時 更容易識別引起DG從電網斷開的步驟。(2)短時電壓暫降或中斷試驗步驟將DG與模擬公用電網連接,如圖1所示。并加入一個等于DG輸出功 率50%10%的負載。如DG低電壓穿越了最長跌落持續(xù)時間5個周期,則以一個周期為增量,增 加中斷時間以識別DG斷開的時間。試驗應分別在輸入太陽能逆變器的直流電能為50%和100%時重復進行。
16、系統(tǒng)穩(wěn)定后,執(zhí)行如圖2所示步驟的試驗,記錄DG輸出電流和電壓。記錄DG的運行特性,識別DG的“低電壓穿越”能力和斷開時間點。(2)短時電壓暫降或中斷試驗步驟P29剩余電壓%UonmTa(周期)起始相位重復次數間隙時間(秒)延時時間(秒)1701.00.0031052702.00.0031053705.00.0031054401.00.0031055402.00.0031056405.00.003105701.00.003105802.00.00310595.00.003105105圖2 DG短時電壓暫降/中斷抗擾度測試步驟(3)長時電壓暫降或中斷試驗步驟將DG與模擬公用電網連接,如圖1所示。并
17、加入一個等于DG輸出功 率50%10%的負載。系統(tǒng)穩(wěn)定后,執(zhí)行如圖3所示步驟的試驗,記錄DG輸出電流和電壓。記錄DG的運行特性,識別DG斷開時的電壓值。電壓暫降時間增加 至20個周期,對設定的延時斷開時間最少為200ms的DG設備,試驗應 分別在太陽能逆變器的直流功率為50%和100%時重復進行。(3)長時電壓暫降或中斷試驗步驟剩余電壓%UonmTa(周期)起始相位重復次數間隙時間(秒)延時時間(秒)110010.00.0025529810.00.0025539610.00.0025549410.00.0025559210.00.0025569010.00.0025578810.00.0025
18、588610.00.0025598410.00.00255108210.00.00255118010.00.0025512圖3DG電壓暫降容差曲線的測試模式P31國家最大頻率最小頻率斷開時間澳大利亞52Hz48Hz2s奧地利50.2Hz49.8Hz0.2s丹麥53Hz47Hz0.2s德國50.2Hz49.8Hz0.2s希臘50.5Hz49.5Hz0.5s意大利50.3Hz49.7Hz0.1s日本51.5(61.8)Hz48.5(58.2)Hz0.5-2s韓國60.3Hz59.7Hz0.5s英國階段1:51.5Hz 階段2:52Hz47.5 Hz 47.0Hz51.5Hz時 90s;47.5Hz
19、時 20s;0.5s美國60.5Hz59.3Hz0.1s功率r30kW(IEEE1547)P32表6 頻率變化下太陽能逆變器的保護要求世界各國允許的頻率偏差各不相同,但通常設定為1%。在頻率 擾動下太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運行,表6給出了不同的要求。頻率變化試驗步驟類型時間(秒)電壓頻率重復次數波形1頻率,步驟0.20050.300正弦波2頻率,步驟0.20050.400正弦波3頻率,步驟0.20050.500正弦波4頻率,步驟0.20050.600正弦波5頻率,步驟0.20050.700正弦波6頻率,步驟0.20050.800正弦波7頻率,步驟0.20050.900正弦波8頻率,步驟0.20051.000正弦波圖4 DG頻率波動(增加)抗擾度測試被試設備應在標稱電壓下以典型運行方式進行測試。測試中應記錄任何 性能的降低。圖4給出的模式頻率起始于50.3Hz,以0.1Hz步長增大??傊?,DG設備至 少應能適應0.5Hz的頻率變化。P33(1)諧波和間諧波抗擾度試驗要求光伏逆變器對于諧波與間諧波的干擾特別敏感,會影響到電流控制和輸出功 率的轉換。諧波(間諧波)頻率還會影響內部保護和監(jiān)控電路。參考標準IEC 61000-4-13中的規(guī)定。試驗方案與圖1所示相似。由電網模擬器(交流電源)輸出IEC 61000-4-1
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