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低電壓穿越能力檢測(cè)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-23 09:48:10 更新時(shí)間：2025-07-22 09:48:10

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

低電壓穿越能力檢測(cè)概述

低電壓穿越能力是并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備（特別是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器等）必須具備的核心性能之一，指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障、雷擊等原因?qū)е虏⒕W(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)電壓在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生驟降時(shí)，發(fā)電設(shè)備能夠保持不脫網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行，并在故障清除后迅速恢復(fù)正常輸出的能力。其重要性在于：保障電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，避免因大量發(fā)電單元連鎖脫網(wǎng)而引發(fā)更嚴(yán)重的系統(tǒng)崩潰；保護(hù)發(fā)電設(shè)備自身免受異常工況沖擊；滿足并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，獲取并網(wǎng)許可。隨著新能源發(fā)電占比不斷提高，對(duì)發(fā)電設(shè)備低電壓穿越能力的嚴(yán)格檢測(cè)已成為確保大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

檢測(cè)項(xiàng)目

低電壓穿越能力檢測(cè)的核心項(xiàng)目圍繞設(shè)備在模擬電壓跌落及恢復(fù)過程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)展開，主要包括：

1. 電壓跌落耐受深度與持續(xù)時(shí)間測(cè)試： 考察設(shè)備在不同跌落深度（如90%、80%、50%、20%額定電壓）和不同持續(xù)時(shí)間（如150ms, 625ms, 1000ms等）下的耐受能力。
2. 無功電流支撐響應(yīng)測(cè)試： 驗(yàn)證設(shè)備在電壓跌落期間是否能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求快速注入足夠的感性無功電流（如要求達(dá)到2倍額定電流），以幫助支撐電網(wǎng)電壓恢復(fù)。
3. 有功功率恢復(fù)特性測(cè)試： 考察在電網(wǎng)電壓恢復(fù)期間，設(shè)備有功功率回升的速度、平滑性和穩(wěn)定性，確保不會(huì)因功率突變對(duì)電網(wǎng)造成二次沖擊。
4. 并網(wǎng)電流諧波與不對(duì)稱度測(cè)試： 在穿越過程中及恢復(fù)后，檢測(cè)設(shè)備輸出電流的總諧波畸變率（THD）和各次諧波含量，以及三相不平衡度，確保符合標(biāo)準(zhǔn)限值。
5. 保護(hù)功能驗(yàn)證： 測(cè)試設(shè)備的過壓/欠壓保護(hù)、過頻/欠頻保護(hù)、過流保護(hù)等是否在穿越過程中正確閉鎖，且在穿越結(jié)束后正確解除閉鎖。
6. 連續(xù)穿越能力測(cè)試： 驗(yàn)證設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)遭遇多次電壓跌落事件時(shí)的穿越表現(xiàn)。

檢測(cè)儀器

執(zhí)行低電壓穿越能力測(cè)試需要精密的專業(yè)儀器搭建復(fù)雜的人工電網(wǎng)環(huán)境，主要設(shè)備包括：

1. 電網(wǎng)模擬電源： 這是核心設(shè)備，用于產(chǎn)生可編程、高精度、快速響應(yīng)的電壓跌落波形（包括對(duì)稱跌落和不對(duì)稱跌落），模擬各種故障場(chǎng)景。其輸出功率需覆蓋被測(cè)設(shè)備的容量，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能至關(guān)重要。
2. 功率分析儀： 高精度、寬帶寬（通常要求>1MHz）、多通道的功率分析儀用于實(shí)時(shí)采集并記錄電壓、電流波形，計(jì)算瞬時(shí)有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、諧波等關(guān)鍵參數(shù)。采樣速率和精度是保證測(cè)試結(jié)果可靠的基礎(chǔ)。
3. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 用于同步采集設(shè)備的控制信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)（如并網(wǎng)接觸器狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、設(shè)備內(nèi)部關(guān)鍵點(diǎn)電壓/溫度等）以及電網(wǎng)模擬電源的輸出狀態(tài)。
4. 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)： 在一些復(fù)雜或研究性測(cè)試中，可能需要結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器（如RTDS），模擬更接近實(shí)際的電網(wǎng)模型和故障過程。
5. 示波器： 用于對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的波形細(xì)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和記錄。
6. 負(fù)載/能量回饋裝置： 對(duì)于大功率設(shè)備測(cè)試，常配備能量回饋式負(fù)載，將被測(cè)設(shè)備發(fā)出的電能回饋電網(wǎng)，降低測(cè)試能耗。

檢測(cè)方法

低電壓穿越測(cè)試通常在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室或第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，主要方法如下：

1. 開環(huán)測(cè)試法： 這是最常用且標(biāo)準(zhǔn)化的方法。電網(wǎng)模擬電源按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（如IEC 61400-21, GB/T 19963等）預(yù)設(shè)的電壓跌落曲線（跌落深度、持續(xù)時(shí)間、相位角跳變、斜波變化率等），在設(shè)備并網(wǎng)點(diǎn)施加電壓擾動(dòng)。被測(cè)設(shè)備在額定功率運(yùn)行狀態(tài)下承受該擾動(dòng)，儀器全程記錄其響應(yīng)。此方法重復(fù)性好，易于比對(duì)。
2. 閉環(huán)測(cè)試法： 結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器（RTDS）構(gòu)建包含電網(wǎng)、線路、變壓器、負(fù)荷甚至其它發(fā)電單元的詳細(xì)模型。被測(cè)設(shè)備的控制器與仿真器通過功率放大器連接，形成硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試。這種方法能更真實(shí)地模擬設(shè)備在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)交互行為，測(cè)試結(jié)果更貼近實(shí)際，但成本和技術(shù)難度較高。
3. 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法： 利用專門設(shè)計(jì)的移動(dòng)式電壓跌落發(fā)生裝置（或借助電網(wǎng)公司安排的特定時(shí)間窗口進(jìn)行實(shí)際電網(wǎng)操作），在風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。這種方法最真實(shí)，但受現(xiàn)場(chǎng)條件限制大（如電網(wǎng)安全、天氣、設(shè)備調(diào)度），成本高，風(fēng)險(xiǎn)高，主要用于抽檢或驗(yàn)證性測(cè)試。
測(cè)試流程： 通常包括設(shè)備準(zhǔn)備（參數(shù)配置、保護(hù)定值設(shè)置、通訊連接）、額定工況運(yùn)行、觸發(fā)預(yù)設(shè)的電壓跌落序列、詳細(xì)記錄全過程數(shù)據(jù)、分析響應(yīng)曲線是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求、出具檢測(cè)報(bào)告。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

低電壓穿越能力的檢測(cè)必須嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，核心標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 61400-21 (風(fēng)力發(fā)電機(jī)組)： 這是全球廣泛認(rèn)可的風(fēng)電低電壓穿越測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的最新版本（第3版或更高），詳細(xì)規(guī)定了電壓跌落的范圍、曲線形狀、無功支撐要求、有功恢復(fù)要求、測(cè)試程序、報(bào)告格式等。
IEC 62116 / IEC TS 62910 (光伏逆變器)： IEC 62116 主要規(guī)定了防孤島保護(hù)測(cè)試，對(duì)LVRT有參考。IEC TS 62910 則更全面地規(guī)定了光伏逆變器的低電壓穿越能力要求及測(cè)試方法。

2. 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 19963《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》及其配套的測(cè)試規(guī)程： 這是中國(guó)強(qiáng)制性的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的低電壓穿越能力提出了明確要求，其電壓跌落曲線和穿越要求與IEC標(biāo)準(zhǔn)有相似性但也有中國(guó)電網(wǎng)特點(diǎn)（如特定區(qū)域可能有更嚴(yán)格要求）。
GB/T 19964《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》及其配套的測(cè)試規(guī)程： 規(guī)定了光伏發(fā)電站（逆變器）的低電壓穿越要求、無功支撐要求和測(cè)試方法。
GB/T 34120《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)范》： 包含了對(duì)儲(chǔ)能變流器（PCS）的低電壓穿越能力要求與測(cè)試方法。
NB/T 32004《光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范》： 對(duì)光伏逆變器提出了詳細(xì)的低電壓穿越技術(shù)要求。

這些標(biāo)準(zhǔn)通常會(huì)規(guī)定詳細(xì)的電壓跌落曲線（不同深度、不同持續(xù)時(shí)間組合的矩形波或斜波）、無功電流注入要求（如電壓跌落后需在30ms內(nèi)注入至少1.0-2.0倍額定電流的無功電流）、有功功率恢復(fù)要求（如電壓恢復(fù)后，有功功率應(yīng)在特定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至跌落前的90%以上）、穿越期間和穿越后的諧波和不對(duì)稱度限值等。檢測(cè)機(jī)構(gòu)和制造商必須嚴(yán)格遵循這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行測(cè)試設(shè)計(jì)和結(jié)果判定。