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孤岛效应的危害
一般来说,孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响,包括:
1)危害电力维修人员的生命安全;
2)影响配电系统上的保护开关动作程序;
3)孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏;
4)当供电恢复时造成的电压相位不同步将会产生浪涌电流,可能会引起再次跳闸或对光伏系统、负载和供电系统带来损坏;
5)光伏并网发电系统因单相供电而造成系统三相负载的欠相供电问题。
由此可见,作为一个安全可靠的并网逆变装置,必须能及时检测出孤岛效应并避免所带来的危害。
孤岛效应的相关标准
根据国际标准IEEE Std.2000.929和ULl74规定,所有的并网逆变器必须具有反孤岛效应的功能,同时这两个标准给出了并网逆变器在电网断电后检测到孤岛现象并将逆变器与电网断开的时间限制。
在我国的GB/T 19939-2005《光伏系统并网技术要求》中,对频率偏移、电压异常、防孤岛效应也有明确的要求。 光伏系统并网运行时应与电网同步运行,电网额定频率为50Hz,光伏系统并网后的频率允许偏差应符合GB/T15945的规定,即偏差值允许士O.5HZ,当超出频率范围时,应当在0.2S内动作,将光伏系统与电网断开。具体的异常频率响应时间规定见下表:
频率范围/Hz <49.5 >50.5 <47.0 <(47.0~49.3) >50.5
响应时间/s 0.16 0.16 0.16 0.16到300可变 0.16
检测方法
孤岛现象的检测方法根据技术特点,可以分为三大类:被动检测方法、主动检测方法和开关状态监测方法(基于通讯的方法)。
一、被动检测方法
被动式方法利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛效应检测。但当光伏系统输出功率与局部负载功率平衡,则被动式检测方法将失去孤岛效应检测能力,存在较大的非检测区域(Non-Detection Zone,简称NDZ)。并网逆变器的被动式反孤岛方案不需要增加硬件电路,也不需要单独的保护继电器。
1)过/欠压和高/低频率检测法
过/欠电压和高/低频率检测法是在公共耦合点的电压幅值和频率超过正常范围时,停止逆变器并网运行的一种检测方法。逆变器工作时,电压、频率的工作范围要合理设置,允许电网电压和频率的正常波动,一般对220V/50Hz电网,电压和频率的工作范围分别为194V≤V≤242V、49.5Hz≤f≤50.5Hz。如果电压或频率偏移达到孤岛检测设定阀值,则可检测到孤岛发生。然而当逆变器所带的本地负荷与其输出功率接近于匹配时,则电压和频率的偏移将非常小甚至为零,因此该方法存在非检测区。这种方法的经济性较好,但由于非检测区较大,所以单独使用OVR/UVR和OFR/UFR孤岛检测是不够的。 |