德国GMC电能质量

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）

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）。

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）。

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 METRAWATT的MAVOSYS 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。

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）。

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）。

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。