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欧洲知名光伏电站电能质量问题案例

来源:德国GMC电能质量 发布时间:24-05-14 浏览:425 次

德国韦特海姆的陶伯兰太阳能公园于2010年上线。在东、西施工阶段完成的设备总共产生约22兆瓦(峰值),目前为相当于9000户家庭提供电力。

在最后的建设阶段后,太阳能公园的计划功率为72MWp,它不仅是欧洲最大的光伏系统之一,也是最现代和最有效的系统(见图1)

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在陶伯兰将阳光转化为电能将减少每年5600吨的二氧化碳排放量。这个数量相当于一个中型燃煤电厂的年排放量。系统占地面积85万平方米(超过900万平方英尺),包括来自不同制造商的大约18万个模块(见图2)。

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整个系统铺设了大约4000公里(2500英里)的通信线路和电力电缆,将模块和各个站点相互连接起来。110/20千伏的变压器向属于运营公司EnBW的高压电网供电。

该变压器的额定功率为40 MVA,并在2010年更换了一个临时解决方案。电流规划规定,在最终施工阶段完成后,总共将使用两台变压器向电网供电(图3)。

项目成本约为1亿欧元,由政府组织和私人投资者提供资金。

从西部工程向电网供电是由四台总额定功率为8兆瓦的逆变器提供的。(图4)。

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逆变器配有电压监测继电器。如果超过±10%的极限值,继电器将跳闸并断开逆变器与电网的连接。2011年的特点是货币收益率高,但也有许多逆变器故障的特点。

尤其是在云量变化的日子里,施工期西侧的四个单元都会偶尔和随机发生停工。逆变器花了5分钟才恢复工作。在此期间,该系统处于停滞状态,运营公司蒙受了利润损失。

每年的经济损失约为40万欧元,于是运维公司委托两个独立机构进行测量,以查明停产的原因。除其他仪器外,HBS箱是由HBS Steuerungstechnik制造的便携式功率干扰分析仪,以及主要部件包括GOSSEN METRAWATTMAVOSYS 10和MAVOWATT 70功率干扰分析仪(见图5a,b)用于分析。

在中低压端进行了一系列测量后,专家们发现了原因:逆变器相互影响。逆变器的运行造成了电源污染。最重要的是,15和25次谐波非常明显。总谐波失真为4.4%,这被认为是相当高的值(图6)。借助上述电能质量分析仪,确定了由于变压器电感和电缆电容,产生了大约1000赫兹(谐振频率)的谐振电路。所以向电网输送谐波电流,产生了非常高的20次谐波。

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由于高电流值和高线路阻抗,整个系统的TRMS电压值超过极限阈值,保护装置跳闸,逆变器与电网断开。在电压水平下降到规定水平后,逆变器再次连接到电网。根据天气情况,逆变器每天与电网断开几次(见图7)。

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在确定故障原因后,安装了一个总补偿功率为174kvar的无源谐波滤波器。滤波器由几个中性点连接的阻尼电容组成(见图8)。

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电谐振电路中的这些频率敏感电阻对不期望频率的电流产生窄带“吸收效应”,并使其熄灭。同时,最大阻抗衰减。其结果是,馈入电网的谐波电流降到最小,谐波电压保持在“正常”值内。滤波器投入运行后,电压质量立即得到改善,自安装滤波器以来,TRMS电压值一直保持在公差范围内。正如所预测的那样,带滤波电路的逆变器不间断地运行并实现其目的,即把太阳能产生的电力供应到电网。

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