NB/T 32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》三相不平衡度适应性分析

NB/T 32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》三相不平衡度适应性分析

许新，吴成虎，陈勇， 徐法成

中认南信（江苏）检测技术有限公司 江苏省南京市 210023

摘要：对光伏逆变器新提出的三相电压不平衡度适应性进行分析，对其测试方案的确定及意义，做出讨论和比较，并对三相电压不平衡度适应性在逆变器上的实际运行给出了一些有实际性的建议。

关键词：光伏逆变器 三相不平衡度 电压不平衡度适应性

背景：随着人类的发展和进步，电力在人们的生活中起到了举足轻重的作用，从开始电的发明，到使用，再到现在的合理安全用电，每一步都是人类的一个里程碑。到现在的洁净能源的提出，可持续发展的提出，对电力的发展又提出了新的要求。中国的光伏行业正如雨后春笋迅速增长，但是质量安全这些字眼也在发展的同时，给各行业提出了一个更高的要求。作为新能源光伏发电的核心设备逆变器，也成为了一个备受瞩目的焦点。2018年7月能源行业标准NB/T 32004-2013《光伏发电并网逆变器技术规范》标准进行修订，修订后标准为NB/T 32004-2018《光伏并 网逆变器技术规范》对逆变器这个核心器件做出了更要严格的要求。此标准中提出了几个逆变器行业未提出的要求，本文根据个人从业的经验及理解对其电压三相不平衡度适应性这个新提出测试项目进行分析论证。

一．论述三相不平衡度测试要求合理性

电力行业，并网安全，这些问题的核心点都是电能质量。而电能质量主要包括三相不平衡度，谐波，功率因数，直流分量这四个部分。

不平衡度：指三相电力系统中三相不平衡的程度。用电压、电流负序基波分量或零序基波分量的方均根值百分比表示。电压、电流的负序不平衡度和零序不平衡度分别用 、 和 、 表示。

不平衡度的表达式：

式中： -三相电压的正序分量方均根值，单位为伏（V）；

-三相电压的负序分量方均根值，单位为伏（V）；

-三相电压的零序分量方均根值，单位为伏（V）；

将式中 、 、 换为I₁、I₂、I₀则为相应的电流不平衡度 和 的表达式。

其中三相不平衡度主要包括三相电流不平衡度和三相电压不平衡度。从变量的角度来看电流和电压的关系，电压可以看作自变量，电流为因变量。所以三相电流不平衡度其重要性不言而喻。作为一个发电的电站而言，如果当电压因不确定因素产生波动时，使三相电压产生不平衡，从而触发了逆变器的保护功能，停止运行，然后在人为开机运行，这样的一停一起将造成巨大的能源浪费。为了防止此类事件的发生，对逆变设备提出了更高的要求，要求其有适应电网电压不平衡的能力，从而提出了，三相电压不平衡度适应性。

二．测试方案论证分析

测试方案的分析：电压不平衡度的计算方式是通过三相电压的分解进行计算而非直接可测量。所以对于注入的值只能另寻它法。根据其算法我们可以通过相量来进行分解，每相电压，可以分解成幅值还有相角。幅值对应的是电压值，相角则是对应的电压之间的夹角，所以可以根据调节电压的值和电压之间的夹角来控制三相电压不平衡度的注入。

对于三相电压不平衡度的注入方案的选择就成了相关业内人士的关注点。以什么原则，来处理呢？

既然是三相电压不平衡度适应性的检测，首先测试的变量是三相电压不平衡度，第二，方案的设计原则有不能触发设备其他的保护。电压还是角度的偏差范围，什么范围才是一个合理范围呢？根据NB/T32004-2018的要求，对于A类逆变器，电压保护满足其高低穿的要求，也就是说，它的持续正常运行的电压范围是不触发高低穿，即为0.9Un~1.1U n。对于B类逆变器而言，可持续正常运行的电压范围为0.85Un~1.1Un。角度范围的偏差呢？NB/T32004-2018并没有给一个明确要求。目前国际上的标准，有个别国家对相角有要求，如意大利标准CEI0-16，还有日本，丹麦等国家的标准。但是如何确定最大能偏差多少角度呢？当电压角度与标准角度差生偏差是会产生无功功率，这就是提到客户的声称能达到的最大功率因数了。如某设备厂家声称功率因数最小可以达到0.9。那么其对应的夹角25.8419°。就是电流和电压的夹角可以达到25.8419°。也就是说电压偏转到±25.8419°这个角度事是可以正常持续运行的。

对于注入三相电压不平衡度的值是固定的，以短时的4%为例。电压和幅度偏差的越大，越接近其保护值。逆变器就越容易跳脱，也就是对于其要求不跳脱的适应性要求越严格。所以我们从这个角度。给出了测试最严酷的几种测试状态。

以电压在0.9Un~1.1Un，角度在与标准角度偏差±25.8419°内为例

1. 角度不变，电压幅值趋向临界值，A,B,C三相等价。

趋于最小临界值
相位	电压幅值（V）
A-N	0.9000Un
B-N	0.9000Un
C-N	1.0125Un

上述两个方案是偏差最大值的情况，且负序不平衡度为4.00%

2. 电压幅值不变，角度趋向临界值，A,B,C三相等价。

趋于最小临界值
相位	各相与A-N之间的夹角（°）
A-N	0
B-N	112.2195
C-N	236.1098

上述两个方案是角度偏差最大值的情况，且负序不平衡度为4.00%。

上述给出的四种方案都是以负序不平衡度为4.00%，然后电压或角度值尽可能的向临界值趋近。分别从最大临界值最小临界值的角度去趋近，但是由于，收到不平衡度4%的限值，在最大最小的过程中有达不到或者重合的现象，在此就不一一解释了。

总结：本文重点论述了三相电压不平衡性的适应性意义及测试最严格的方案，从本质的一个分析过程，当然，后续如果有对角度做出更准确合理的定义。亦可以根据此方法来构建模型。确定其对三相电压不平衡性的适应性测试的最严格的检测。本文对此新测试的提出，并根据相关标准及逆变器设备测试做出相应的理解及检测认证建议。希望对以后行业的走向，及光伏发电更好的为人民服务做出积极地贡献。

参考文献：NBT 32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》