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            详解电网电压超范围问题及解决方法
            2021-09-29

            电网电压超范围问题一直是影响光伏系统正常发电的“罪魁祸首”之一,当遇到这种问题时,该怎么去判断原因及如何去解决呢?



            在了解此问题原因前,首先需区分两种与电网电压有关的故障:电网未连接(No AC Connectiov )0和交流电压超范围(AC V Outrange),如下图:
                  



            电网未连接
            简单来说就是无电网电压,逆变器检测到电网电压值为“0”,造成此现象的原因也相对较简单,交流侧线路断路解决方法一般是使用万用表去测量逆变器到并网点线路之间各接线端处电压值,比如断路器前后。


            交流电压超范围
            有电网电压,但是超出了逆变器的工作电压范围,此时为保证电网的稳定性以及光伏电站的安全供电,逆变器会脱网,停止工作,待电网电压恢复正常,逆变器会自动重连并网发电。

            国家能源局发布的NB/T32004-2018《光伏发电并网逆变器技术规范》规定逆变器的正常运行电压U范围:
            0.85Un≤U≤1.1Un

            以常见的逆变器额定工作电压Un为例计算得到:


            可以肯定的是,当出现上述故障时,大多数情况下逆变器只是进入了保护状态而没有损坏,需要排查外部电网环境来解决。

            交流电压超范围问题产生

            原因及解决方案


            下面我们来重点分析交流电压超范围问题产生的原因,既然是范围,就存在低和高,大家应该听过要求逆变器具备过欠压保护功能,指的就是这个部分,低的一般称为“交流欠压”,高的则称为“交流过压”

            在夏季和冬季时,常发现家里的灯忽明忽暗,就是所谓的“低电压”?。

            01-电压欠压原因及解决方案


            电网欠压主要原因:

            1、用电高峰期,台区超负荷运行;

            2、变压器供电半径过长;

            3、变压器容量偏小;

            4、供电线径偏小。


            解决方案:
            总的来说,是供电设施跟不上人民生活水平提高的需求,改换电线线路与增大变压器的容量是治本的方法。

            相对来看,出现欠压问题情况较少,而过压现象比较常见,与逆变器存在一定关系。


            02-电网过压原因及解决方案


            电网过压主要原因:
            1、同一台区光伏装机容量过大且消纳利用率低;
            2、多台单相逆变器均并入一相火线上;
            3、逆变器至并网点线缆线径选择不合理;
            4、并网点距离台区变压器距离较远。


            某农户家5kw电站,上午11~14时左右,逆变器一直处于并网-脱网-并网的循环状态,现场检查逆变器发现,在输出功率增加的情况下交流电压会不断升高直至超出工作电压范围,从而脱网报错,在脱网后无输出时显示电压则为240V左右。


            为何逆变器输出功率的提升会导致交流工作电压的抬升呢?原因在于输出功率的增加会导致电流的增加,从而导致电压抬升。


            根据公式:Ui=Un+I*R,变压器低压侧Un通常情况下是较稳定的电压值,可以看出,I和R是影响电压抬升与否的重要因素。
            先说下I,这里根据公式:
            I=P/U
            I:逆变器输出电流
            P:逆变器输出功率
            U:逆变器交流工作电压

            随着光照的增加,逆变器的输出功率P也在不断提高,输出电流I也随之变高,“I*R”值也不断增加,从而导致电压抬升,出现上述案例结果。

            再说下R,R的大小在于逆变器到并网点以及并网点到台区变压器所使用的线缆,材质、距离过长、过细或者缠绕,都会导致线路的电阻R增大,即逆变器端到变压器端的阻抗(此处以纯电阻计算):

            R=ρ*L/S
            ρ:电阻率,由材质决定,比较常见的是铜线和铝线
            L:逆变器端到变压器端的距离
            S:线缆横截面积,也就是常说的线缆线径
            所以当材质越好,电阻率越低,逆变器到变压器越近,线缆越粗,则R会越小,那么抬升的电压也会越少,线损也就越小,反之则不然!

            解决方案:
            1、排查逆变器交流出线各接线端是否松动,导致线阻增加;
            2、逆变器至并网点的线距尽量短,当距离无法改变时,适当的加粗光伏交流线缆线径;
            3、当存在多台逆变器汇流并网时,根据汇流后电流大小合理选择线缆线径;
            4、并网点尽可能的靠近台区变压器;
            5、多台单相逆变器集中点并网尽量均分至三相火线上,或选择400V三相并网逆变器;
            6、电网改造:增大电网输电线缆规格,增容变压器;
            7、与逆变器厂家沟通,获得电网公司许可后,适当调整逆变器输出电压适应性范围。

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