光伏發(fā)電接入DPV的配電線路短路電流分析報(bào)告

1、光伏發(fā)電接入 DPV的配電線路短路電流分析1. DPV短路電流特性光伏發(fā)電系統(tǒng)通過逆變器接入配電網(wǎng)。 逆變器一般脈寬調(diào)制（PWM） 方式，其電流輸出特性具有電流源的性質(zhì)。為減少造價(jià)，逆變器使用 的功率器件（IGBT）的過流能力有限，其最大輸出電流是額定電流的1.2倍1.5倍。配電網(wǎng)故障時(shí)，在DPVS短路保護(hù)或反孤島保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)之前， 逆變器維持對(duì)配電網(wǎng)的供電，輸出的短路電流與其在故障階段具體采 用的控制策略有關(guān)。逆變器一般是通過檢測(cè)其端電壓是否低于整定值 判斷配電網(wǎng)是否發(fā)生了故障，為保證故障檢測(cè)的可靠性，低電壓檢測(cè) 都帶有2個(gè)4個(gè)周期（系統(tǒng)頻率是50Hz時(shí)等于40ms- 100ms）的動(dòng)作 時(shí)

2、限。在這段時(shí)間內(nèi)，逆變器維持故障前的有功功率與無功功率輸出 不變。2. DPV對(duì)短路電流的影響2.1本線路故障時(shí)出口短路電流出口短路電流指的是流過變電站線路出口斷路器的短路電流。（1）本線路外DPV的影響。故障線路外接入的DPV向故障線路注入短路電流，使出口短路電 流增加。分析三相短路時(shí)故障線路外DPV向故障線路注入的短路電流的等效電路如圖1所示，其中ZS是系統(tǒng)等效阻抗，IPV1是故障線路 外DPV提供的短路電流，ZL是故障點(diǎn)k與母線B之間的阻抗，得到 出口短路電流的變化量 IK1為：磚z、B QFZLkr1I圖1分析故障線路外DPV向故障線路注入的短路電流的等效電路圖由圖1所知， IK1的大

3、小與故障線路外DPV提供的短路電流成 正比，此外，還與系統(tǒng)阻抗以及故障點(diǎn)到母線的距離有關(guān)。在靠近母 線處故障時(shí)，ZL0,可以認(rèn)為故障線路外 DPV提供的短路電流全部 流入故障線路；在故障點(diǎn)距離母線比較遠(yuǎn)時(shí)，遠(yuǎn)大于系統(tǒng)阻抗 ZS,故障線路外DPV的短路電流大部分流入系統(tǒng)中，出口短路電流的變化 量很小。(2)本線路上DPV勺影響。故障線路上故障點(diǎn)上游接入的 DPV提供的短路電流將抬高其并 網(wǎng)點(diǎn)的電壓，進(jìn)而使系統(tǒng)提供的短路電流，即出口短路電流減少。同等容量下，故障點(diǎn)上游 DPV對(duì)出口短路電流的影響與其接入位置有分析故障點(diǎn)上游DPV對(duì)出口短路電流影響的等效電路如圖 2所 示，逆變器輸出的短路電流為IP

4、V2, ZL1與ZL2分別是P點(diǎn)到母線B 與故障點(diǎn)k的等效阻抗，出口短路電流的變化量 IK2是IPV2向系 統(tǒng)側(cè)提供的短路電流，其計(jì)算公式為：式中可見， IK2與故障點(diǎn)上游接入的逆變器的短路電流成正比,并且與系統(tǒng)阻抗以及故障點(diǎn)的位置有關(guān)。 并網(wǎng)點(diǎn)越靠近母線，故障點(diǎn) 距離并網(wǎng)點(diǎn)越遠(yuǎn)，出口短路電流的變化量越大。圖2分析故障點(diǎn)上游逆變器對(duì)出口短路電流影響的等效電路圖考慮極端情況，逆變器接在靠近母線處，故障點(diǎn)在線路末端，可 認(rèn)為逆變器輸出的短路電流全部流入系統(tǒng)中；假設(shè)逆變器輸出的短路 電流與系統(tǒng)短路電流同相位，線路上逆變器引起的出口短路電流減少 值最大等于線路上所有逆變器最大短路電流之和。(3)DPV

5、對(duì)出口短路電流的總體影響。根據(jù)上面的分析，故障線路外的DPV使出口短路電流增加，而故 障線路上故障點(diǎn)上游的DPV使出口短路電流減少。兩種極端情況為：一是在靠近母線處故障時(shí)，本線路外DPV提供的短路電流全部流 入故障點(diǎn)，而本線路DPV提供的短路電流對(duì)出口短路電流沒有貢獻(xiàn)， 出口短路電流增加的最大值是故障線路外所有DPV提供的短路電流之代數(shù)和。二是線路距離比較長(zhǎng)，本線路上逆變器接在靠近母線的地方線路 末端故障時(shí)，本線路外DPV寸出口短路電流幾乎沒有影響，本線路上 的DPV使出口短路電流出現(xiàn)最小值，減少的最大值等于線路上逆變器 最大短路電流之代數(shù)和。實(shí)際配電網(wǎng)中，故障線路外DPV的容量可達(dá)數(shù)十兆伏安

6、，近距離 故障時(shí)，出口短路電流的增加值可達(dá)數(shù)千安培， 有可能使出口短路電 流超過出口斷路器的額定遮斷電流。一條配電線路上接入的DPV可能 接近線路的額定容量，線路末端故障時(shí)，由其造成的出口短路電流的 減少值可能有上千安培，可能對(duì)線路出口保護(hù)的動(dòng)作靈敏度帶來較大 的影響。3.相鄰線路故障時(shí)出口短路電流與上述故障點(diǎn)下游線路短路電流類似，相鄰線路故障時(shí)本線路上 的DPV向故障點(diǎn)注入反向短路電流，出口短路電流是本線路上所有 DPV提供的短路電流之和。如圖3所示系統(tǒng)中，本線路接有兩個(gè)DPV 提供的短路電流分別是IPV3與IPV4,在其他線路上故障時(shí)，本線路流向故障點(diǎn)的出口短路電流IK為IPV3與IPV4

7、之和QF1圖3分析非故障線路時(shí)出口短路電流的示意圖與故障點(diǎn)下游短路電流的情況類似，反向出口短路電流的最大值 是線路上所有DPV短路電流最大值的代數(shù)和。4.接地故障零序電流DPV對(duì)接地故障零序電流的影響，取決于其中性點(diǎn)接地方式。如 果DPV中性點(diǎn)采用直接接地或小電阻接地方式，則會(huì)在配電網(wǎng)發(fā)生接 地故障時(shí)向接地點(diǎn)提供故障電流，它們對(duì)零序電流的影響與對(duì)相間短 路電流的影響類似。中國(guó)中壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用不接地方式或者只在變電站內(nèi)經(jīng)過 消弧線圈或小電阻一點(diǎn)接地的方式， 所接入的DPV中性點(diǎn)不接地，不 會(huì)向配電網(wǎng)中接地點(diǎn)提供接地電流， 因此，不會(huì)對(duì)單相接地故障的零 序電流產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。流向故障點(diǎn)的出口短路電流IK為IPV3與IPV4之和圖 3分析非故障線路時(shí)出口短路電流的示意圖與故障點(diǎn)下游短路電流的情況類似， 反向出口短路電流的最大值 是線路上所有DPV短路電流最大值的代數(shù)和。4. 接地故障零序電流DPV對(duì)接地故障零序電流的影響，取決于其中性點(diǎn)接地方式。如 果DPV中性點(diǎn)采用直接接地或小電阻接地方式，則會(huì)在配電網(wǎng)發(fā)生接 地故障時(shí)向接地點(diǎn)提供故障電流， 它們對(duì)零序電流的影響與