光伏發(fā)電接入DPV的配電線路短路電流分析報告

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，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，在DPVS短路保護(hù)或反孤島保護(hù)動作脫網(wǎng)之前， 逆變器維持對配電網(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，為保證故障檢測的可靠性，低電壓檢測 都帶有2個4個周期（系統(tǒng)頻率是50Hz時等于40ms- 100ms）的動作 時

2、限。在這段時間內(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對短路電流的影響2.1本線路故障時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)阻抗以及故障點到母線的距離有關(guān)。在靠近母 線處故障時，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；在故障點距離母線比較遠(yuǎn)時，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。故障線路上故障點上游接入的 DPV提供的短路電流將抬高其并 網(wǎng)點的電壓，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，故障點上游 DPV對出口短路電流的影響與其接入位置有分析故障點上游DPV對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點到母線B 與故障點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，其計算公式為：式中可見， IK2與故障點上游接入的逆變器的短路電流成正比,并且與系統(tǒng)阻抗以及故障點的位置有關(guān)。 并網(wǎng)點越靠近母線，故障點 距離并網(wǎng)點越遠(yuǎn)，出口短路電流的變化量越大。圖2分析故障點上游逆變器對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，本線路外DPV提供的短路電流全部流 入故障點，而本線路DPV提供的短路電流對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，本線路上逆變器接在靠近母線的地方線路 末端故障時，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，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，由其造成的出口短路電流的 減少值可能有上千安培，可能對線路出口保護(hù)的動作靈敏度帶來較大 的影響。3.相鄰線路故障時出口短路電流與上述故障點下游線路短路電流類似，相鄰線路故障時本線路上 的DPV向故障點注入反向短路電流，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DPV 提供的短路電流分別是IPV3與IPV4,在其他線路上故障時，本線路流向故障點的出口短路電流IK為IPV3與IPV4

7、之和QF1圖3分析非故障線路時出口短路電流的示意圖與故障點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對接地故障零序電流的影響，取決于其中性點接地方式。如 果DPV中性點采用直接接地或小電阻接地方式，則會在配電網(wǎng)發(fā)生接 地故障時向接地點提供故障電流，它們對零序電流的影響與對相間短 路電流的影響類似。中國中壓配電網(wǎng)中性點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接地的方式， 所接入的DPV中性點不接地，不 會向配電網(wǎng)中接地點提供接地電流， 因此，不會對單相接地故障的零 序電流產(chǎn)生實質(zhì)性的影響。流向故障點的出口短路電流IK為IPV3與IPV4之和圖 3分析非故障線路時出口短路電流的示意圖與故障點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對接地故障零序電流的影響，取決于其中性點接地方式。如 果DPV中性點采用直接接地或小電阻接地方式，則會在配電網(wǎng)發(fā)生接 地故障時向接地點提供故障電流， 它們對零序電流的影響與