逆变器并网测试数据及分析.docx
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逆变器并网测试数据及分析
电网侧2012-3-28测试数据及分析
测试时间：
2012-3-28
地点：
测试设备：
FLUKE1760
测试人：
测试内容：
逆变器并网前后电网侧谐波及功率因数的变化
1．现场配电以及测试接入点
跟现场值班人员确认，得知车间配电简图如图1所示：
图1：
车间配电见图
FLUKE1760的测试点在A2位置。
实际测试接法如图2所示。
图2：
现场测试照片
为研究逆变器并网过程以及并网点对于此电网的影响，进行对比试验。
试验过程如下：
09:
45-10:
40左右逆变器未开机，负载功率全由电网提供；
10:
40-13:
50左右为逆变器工作时间段；
13:
50-14:
30逆变器停机，负载功率全部由电网提供。
在三个过程中始终采用Fluke1760接在A1点记录数据进行最终分析，得出逆变器对此电网的影响。
2.测试数据及分析
测试时间从上午9点45分开始，到下午2点30分结束。
Fluke1760采集数据分析如下：
1）三相电流时间图标（时间：
09:
44:
39－14:
28:
12）
图3：
三相电流波形
纵坐标：
电流（KA）；
横坐标：
时间（小时：
分）；
从三相电流波形可以看出：
09:
45-10:
40左右逆变器未开机，每一相电流在0.9~1.2KA左右；
10:
40-13:
50左右为逆变器工作时间段，此时逆变器为负载提供一部分电流，A2点的电流在0.5~0.9KA附近；
13:
50-14:
30逆变器停机，电流在1.1~1.5KA左右。
从图上三相电流测量数据可以得出两点：
整个线路的最大的尖峰电流也在1.7KA附近，与断路器K1的整定值相差偏大，很难导致K1脱扣。
电网的负载存在一定的不平衡，而且负载的功率也有波动。
2）有功功率时间图片（时间：
09:
44:
39－14:
28:
12）
图4：
有功功率
纵坐标：
有功功率（MW）；
图4是有功功率，其中黄色为总有功功率。
由上图可以看出：
09:
45-10:
40左右逆变器未开机，负载功率全由电网提供；
10:
40-13:
50左右为逆变器工作时间段，因为逆变器发电给负载提供了有功功率，可以看出电网侧提供的有功功率下降比较明显，此时负载功率＝电网提供功率+逆变器发电功率。
13:
50-14:
30逆变器停机，负载功率全部由电网提供。
3）无功功率时间图片（时间：
09:
44:
39－14:
28:
12）
图:
5：
无功功率
纵坐标：
无功功率（KVAr）；
图:
6：
无功功率细节分析
（时间：
10:
37:
22－10:
56:
43）
由图5与图6可以看出：
10点40分之前，光伏并网逆变器未开机，电网侧总无功为160KVar左右；
10点40分光伏并网逆变器开机后，电网侧无功为180KVar左右，电网的无功功率仅仅增加20KVar左右；
在10:
41~10:
53之间，受负载功率变化以及电网的无功补偿装置投入切除的影响，电网无功处于波动状态；综合网侧有功功率时间图及网侧无功功率时间图分析在此过程中负载时在增加工程中，负载无功损耗也随有功的增大而增大了；
因此在10:
53左右断开无功补偿装置，电网侧无功功率一直维持在了280KVar左右，
13:
50断开光伏并网逆变器，此时电网侧无功功率在260KVar左右，由上分析可知，逆变器工作后电网侧无功增加20KVar左右，与逆变器输出侧开关柜上（A1点）的检测表的数据一致，如下图所示：
图:
7：
逆变器输出端（A1）有功、无功及功率因数
4）PF值（时间：
09:
44:
39－14:
28:
12）
图8：
PF值的数据
在在没有投入逆变器的时候PF值较高，投入逆变器后PF值变小，具体原因见下面分析。
5）谐波时间图标
图9：
电网侧三相电流谐波绝对值（时间：
09:
44:
39－14:
28:
14）
图10：
电网侧三相电压谐波相对值（时间：
09:
44:
39－14:
28:
14）
由上图分析可知：
09:
45-10:
40左右逆变器未开机，电网侧电流谐波比较大，逆变器并网前电流谐波绝对值最大一相为125A左右（红色曲线）；
10:
50左右两台逆变器并网运行后电网电流谐波绝对值为135A左右；
13:
50左右逆变器停机断网后电网侧电流谐波绝对值仍为150A左右（红色曲线）；
因此逆变器并网前与并网后电网谐波变化不大。
3.分析以及结论
系统功率走向如下图所示：
图11：
系统功率走向图
图11所示，负载有功功率P=P1+P2，负载无功功率Q=Q1+Q2，经上述数据分析：
1）当逆变器未并网发电时：
P1=Q1=0,负载所需有功及无功均由电网提供，即：
P＝P2，Q=Q2。
2）当逆变器并网发电时：
逆变器输出有功功率P1增大，逆变器输出无功功率Q1很小（20Kvar左右，参见A1点检测表）相对负载无功Q约260Kvar可忽略不计，则负载有功功率P及无功功率Q一定时，电网提供有功功率P2减小，电网提供无功功率Q2相对变化不大。
根据电网侧功率因数公式
可知，当电网提供有功功率P2减小而无功功率Q2一定时，
F值减小，所以逆变器输出功率P1越大，电网提供有功功率P2＝P-P1就越小，而Q2=Q值一定，从而电网侧功率因数
F值越小。
综上所述得出以下结论：
当逆变器工作时，电网端功率因数减小并不是因为逆变器吸收无功导致，而是因为负载的部分有功由逆变器提供，电网侧提供的有功功率变小所致。
若需要提高电网侧A2点的功率因数，可通过调节或增加无功补偿装置来实现，作为发电设备的并网逆变器无法校正。
逆变器输出侧断路器K2的整定值为1250A，而电网侧断路器K1的整定值为5000A，当逆变器并网时，由于P2减小，流经K1的电流减小，P1越大，流经K1的电流越小，且逆变器并网时电流、电压谐波均无明显增大，由此可知断路器K1跳脱并不是因为逆变器并网造成谐波引起。
电网2012-3-31测试数据及分析
测试时间：
2012-3-31
地点：
测试设备：
FLUKE1760
测试人：
测试内容：
逆变器以+0.95的功率因数发电时电网侧谐波及功率因数的变化，验证无功输出对于电网的影响；
图1：
车间配电见图
测试点和第一次测试的位置为同一位置。
正式测试时间从10:
35左右开始第一台逆变器并网并将逆变器功率因数逐步调到0.95，10:
46左右第二台逆变器开始并网并将逆变器功率因数逐步调到0.95，测试数据及分析如下：
1）.有功功率时间图（时间10:
20:
18－11:
21:
30）
图2：
有功功率
从图2分析可知：
逆变器并网后电网提供有功功率从800KW左右降到400KW左右，逆变器提供有功功率400KW左右，考虑到现场负载功率的变化，这与现场逆变器发电功率370KW左右相符，同时也验证了第一次测试的得出结论，逆变器的额并网会降低负载从A点电网侧吸取的有功功率。
2）.无功功率时间图（时间10:
20:
18－11:
21:
30）
图3：
无功功率
从图3分析得知：
两台逆变器并网并将逆变器功率因数都调到0.95后，电网提供无功功从并网前（时间10:
35左右）250Kvar左右降到150Kvar左右，即逆变器提供无功功率100Kvar左右，这与现场逆变器并网端检测表检测值相符，也就是逆变器抵消了负载的部分无功消耗。
3）功率因数时间图（时间10:
20:
18－11:
21:
30）
图4：
功率因数
随着逆变器的无功提供，系统从A1点吸取的无功减小，所以有功没有大的变化情况下，功率因数会得到提高，从图4也反映了这个结论。
图5：
功率因数细节（时间10:
35:
01－10:
47:
44）
从图5的功率因数细节分析得出：
当逆变器提供无功时，网侧功率因数值得到少许提升，功率因数从0.9以下提升到0.9以上，但由于逆变器无法探测的A1点的无功，只能采用固定值补偿，不能代替功率补偿装置来有效提高功率因数。
4）.谐波时间图（时间10:
20:
18－11:
21:
30）
图6：
谐波分析
从图6分析得出：
电网电流谐波的绝对值从逆变器并网前的155A左右（10:
35红色曲线）降到逆变器并网后145A左右（11:
00红色曲线），因此判断电网谐波并没有因逆变器的并网而增大。
光伏并网逆变器对于系统的谐波没有什么影响。
而且随着无功补偿，导致系统无功补偿柜动作减少，也可以降低整个系统的谐波电流。
综合上述总结如下：
现场系统功率走向如下图所示：
图示负载有功功率P=P1+P2，负载无功功率Q=Q1+Q2，经上述数据分析：
1）当逆变器未并网发电时：
P1=Q1=0,负载所需有功及无功均由电网提供，即：
P＝P2，Q=Q2。
2）当逆变器并网以0.95的功率因数发电时：
逆变器输出有功功率P1增大到接近400KW，逆变器输出无功功率Q1增大100Kvar左右，且逆变器输出有功P1始终大于无功Q1，而电网提供无功Q2从250Kvar左右下降到150Kvar左右，负载有功功率P及无功功率Q一定时，
=P-P1，
＝Q-Q1，因逆变器实际运行中Q1的增大幅度远不及P1的增大幅度，所以电网侧Q2的减小
幅度远不及P2的减小幅度。
即：
因此逆变器并网前电网功率因数
仍大于逆变器并网后功率因数
即：
从以上分析可知，逆变器可以实现一定范围的无功补偿，从实际的检测数据看出A1点的无功得到了相应的减少，功率因数得到了提升，但是由于逆变器无法得知实际功率点——A1的功率因数的变化情况，因此无法实现和无功补偿装置的作用。
电网2012-4-3测试数据及分析
测试时间：
2012-4-3
地点：
测试设备：
FLUKE1760
测试人：
测试内容：
U3站房逆变器并网时对电网谐波及功率因数的影响
图1：
车间配电见图
1.从现场人员描述得知：
现场曾经跳闸的U32段总开关对应的并网逆变器为S21和S22，对应的并网点断路器为S204，因此选择S204断路器输出为测试点，也就是图1的A1点位置。
测试点测试现场如下图所示：
图2：
现场测试
测试过程：
因测试当日所有负载停运，所以该并网点位置测试所得数据与电网侧数据一致。
测试时间为11:
11左右开始，13:
15左右结束，11:
20左右S21逆变器开始并网，11：
38左右S22逆变器开始并网，考虑到发电功率比较大12:
30左右S21逆变器停机，S22一直并网运行直到13:
06停机。
2.测试数据及分析
现场并网点检测表显示如下图所示：
图3：
逆变器输出端有功、无功及功率因数
1）有功功率时间图
图4：
有功功率
图中黄色曲线为三相总有功，从图上可知，11:
20开始S21逆变器开始并网有功功率上升并稳定在190KW左右，11:
38开始S22逆变器并网后，有功功率上升并稳定在410KW左右，12:
30开始S21逆变器停机后，有功功率稳定在210KW左右，直到13:
06停机有功功率降为零。
2）无功功率时间图
图5：
无功功率
图中黄色为总无功功率，从图上可知，11:
20开始S21逆变器开始并网无功功率上升到4Kvar左右（这与现场检测表显示一致），11:
38开始S22逆变器并网后，无功功率上升到10Kvar左右，12:
30开始S21逆变器停机后，无功功率下降到4Kvar左右，直到13:
06停机无功功率降为零。
从图上得知，两台逆变器并网后无功功率10Kvar左右相对有功率410KW左右是非常小的，完全可以忽略不计。
3）功率因数时间图
图6：
功率因数
图7：
功率因数细节
从以上图中可看出，11:
20机器开机开始并网，约30秒后机器功率因数即稳定在0.98且继续上升直到1左右（这与现场检测表计显示一致），直到11:
38第二台逆变器并网瞬间功率因数有个尖峰下降到0.7左右，持续时间不到1/10秒，这个可忽略不计。
4）三相电流时间图
图8：
三相电流
从图上可得知：
11:
20逆变器开始并网稳定运行后三相电流为275A左右；
11:
38两台逆变器稳定运行时三相电流为575A左右并随着光照的增强上升到600A；
12:
30关闭一台逆变器后三相电流降到300A左右。
5）三相电流谐波绝对值时间图
图9：
三相电流谐波绝对值
从图上可看出：
11:
20逆变器并网时瞬间值最大为32A左右（绿色曲线），随后立即下降到3.5A左右稳定运行；
11:
38第二台逆变器并网瞬间值最大为65A左右（绿色曲线，这个并网瞬间尖峰值相比第一次P2站房测试逆变器未并网时电网电流谐波绝对值平均高达150A左右的一半都不到），随后下降到6.5A左右稳定运行，直到12:
30关闭一台逆变器后又下降到3.5A左右稳定运行。
逆变器并网运行时电流谐波绝对值3.5A相对三相电流值275A很小，因此对电网影响可以忽略。
6）三相电流谐波相对于h01值时间图
图10：
三相电流谐波相对值
从图上可心看出：
11:
20第一台逆变器并网瞬间电流谐波相对于h01瞬间值最大为0.85%左右（绿色曲线），随后最大值（蓝色曲线）降到0.6%以内；
第二台逆变器并网瞬间电流谐波相对于h01瞬间值最大为0.9%左右，随后最大值降至0.65%左右（蓝色曲线）；
因此从以上数据进一步说明逆变器并网运行时不会对电网的电流谐波造成影响。
7）电压谐波时间图
图11：
三相电压谐波绝对值
从图上可以看出：
11:
20第一台逆变器并网瞬间电压谐波最大值不到2.0V（绿色曲线），随后最大值便下降到1.2V左右（蓝色曲线）；
11:
38第二台逆变器并网瞬间电压谐波最大值为2.1伏不到（绿色曲线），随后最大值便下降到1.3V左右（蓝色曲线），之后电压谐波的最大值缓慢上升到1.4V左右（蓝色曲线）；
直到13:
06分左右逆变器全部停机后电压谐波最大值为仍1.4V左右（蓝色曲线），因此说明逆变器并网运行后对电网电压谐波是没任何影响的。
3.总结
综合以上数据得出结论：
1）.在整个并网过程中，逆变器的输出电流以及谐波很难造成U3配电房的U32段整定值为5000A的断路器跳闸；
2）.在整个逆变器并网运行时，逆变器本身不会也不会造成电网功率因数的下降。
综合以上三次测试结果得出结论：
赛维现场逆变器并网运行正常，逆变器并网运行不会造成电网电压谐波、电网电流谐波的增大，逆变器本身也不会造成电网功率因数的下降。
A2点无功功率没有增加，只是负载有功消耗减小，造成了A2检测点的显示PF的下降。
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