本次重点围绕GB/T 36547-2018《 电化学储能系统接入电网技术规定》、GB/T 36548-2018《 电化学储能系统接入电网测试规范》对新能源场站(储能)的高电压穿越测试方法及技术要求进行介绍。
故障恢复期间引起并网点电压上升的典型操作包括负载的切除,并联电容器组的投切,线路的重合闸以及主变压器的变抽头操作。由于这些操作存在各相动作的非同期性,并网点电压在骤升的同时还将包含有不平衡分量。
1)负载的切除
当负载发生不平衡切除时,电网电压有可能出现不平衡骤升。考虑到负载建模的复杂性,负载切除的影响可以等效为电网电压的突变,而且所引起的极限情况可以参考并网导则对新能源系统长期正常工作电压要求的上限。
2)并联电容器组的投切
并联电容器组是最常用的无功补偿设备,具有投切简单和成本低的优势,但当故障恢复时存在切除延时而且无法连续调节。另外,为了防止切入和切除时受到较大冲击,电容器组还需要采用选相投切策略。
3)线路的重合闸
新能源系统接入电网时主变压器高压侧电压通常在110kV以上,因此当回线出现短路故障时故障线路的切除和断路器的重合闸均为单相操作。
4)主变压器的变抽头
由于主变压器的变抽头动作时间较长,该操作对电压的调节更适用于长时间电网电压较低的情况,对于接地短路等短时故障并不适用。
当三相短路故障引起并网点电压的大幅跌落时,新能源系统有功出力的骤降将导致电力系统中部分负载被切除,大量的并联电容器组也将切入以支撑电网电压。当故障恢复时,第2.1节所述的典型操作出现叠加,这将导致并网点处出现持续时间长且不断改变的过电压过程。通过仿真可得,故障恢复期间并网点正、负序电压如图1、图2所示。
由于负载切除、无功设备投切延时、线路重合闸等原因,实际新能源系统并网点电压在故障恢复过程中伴随瞬时过电压现象,会对并网电力电子设备造成二次伤害,或导致并网设备切机、影响电力系统稳定性。
1)测试准备
测试通过10(6)kV及以上电压等级接入电网的储能系统进行高电压穿越测试前,应做以下准备:
a)进行高电压穿越测试前,储能系统应工作在与实际投入运行时一致的控制模式下。按照图3连接储能系统、电网故障模拟发生装置、数据采集装置以及其他相关设备;
b)高电压穿越测试应至少选取2个点,并在110%UN<U<120%UN、120%UN<U<130%UN两个区间内均有分布,并按照图4中高电压穿越曲线要求选取抬升时间。
2)空载测试
高电压穿越测试前应先进行空载测试,被测储能系统储能变流器应处于断开状态。测试步骤如下:
a)调节电网故障模拟发生装置,模拟线路三相电压抬升,电压抬升点按照3.1 b)的要求选取;
b)记录储能系统并网点电压曲线。
3)负载测试
在空载测试结果满足要求的情况下,可进行高电压穿越负载测试。负载测试时电网故障模拟发生装置的配置应与空载测试保持一致。测试步骤如下:
a)将空载测试中断开的储能系统接入电网运行;
b)调节储能系统输入功率分别在0.1PN~0.3PN 之间;
c)控制电网故障模拟发生装置进行三相对称电压抬升;
d)记录储能系统并网点电压和电流波形,应至少记录电压跌落前10s到电压恢复正常后6s之间数据;
e)调节储能系统输入功率至额定功率PN;
f) 重复c)~d)。
通过10(6)kV及以上电压等级接入公用电网的电化学储能系统应具备如图4所示的高电压穿越能力:并网点电压在图4中曲线2轮廓线及以下区域时,电化学储能系统应不脱网连续运行;并网点电压在图4中曲线2轮廓线以上区域时,允许电化学储能系统与电网断开连接。
经过以上在充放电模式下的全方位测试,根据试验数据和观察结果,储能场站在高电压故障穿越试验中,具有有功功率连续调节能力,同时当储能场站测试点电压处于标称电压的110%~130%区间内时,储能场站能够自测试点电压升高出现的时刻起快速响应,通过无功电流注入支撑电压恢复。故障恢复后,有功功率也能较快的恢复至故障前,确保了电网的安全运行。随着储能场站并网规模的不断扩大,储能场站同时具备高电压和低电压连续穿越能力已经是发展趋势和客观要求。
责编:魏星|审核:陈亮丨监审:文卉
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