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低电压穿越能力检测检测

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发布时间：2025-07-23 09:48:10 更新时间：2025-07-22 09:48:10

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

低电压穿越能力检测概述

低电压穿越能力是并网发电设备（特别是风力发电机组、光伏逆变器、储能变流器等）必须具备的核心性能之一，指当电力系统发生短路故障、雷击等原因导致并网点电网电压在短时间内发生骤降时，发电设备能够保持不脱网持续运行，并在故障清除后迅速恢复正常输出的能力。其重要性在于：保障电网的稳定性和可靠性，避免因大量发电单元连锁脱网而引发更严重的系统崩溃；保护发电设备自身免受异常工况冲击；满足并网技术规范，获取并网许可。随着新能源发电占比不断提高，对发电设备低电压穿越能力的严格检测已成为确保大电网安全稳定运行的关键环节。

检测项目

低电压穿越能力检测的核心项目围绕设备在模拟电压跌落及恢复过程中的动态响应展开，主要包括：

1. 电压跌落耐受深度与持续时间测试： 考察设备在不同跌落深度（如90%、80%、50%、20%额定电压）和不同持续时间（如150ms, 625ms, 1000ms等）下的耐受能力。
2. 无功电流支撑响应测试： 验证设备在电压跌落期间是否能够根据标准要求快速注入足够的感性无功电流（如要求达到2倍额定电流），以帮助支撑电网电压恢复。
3. 有功功率恢复特性测试： 考察在电网电压恢复期间，设备有功功率回升的速度、平滑性和稳定性，确保不会因功率突变对电网造成二次冲击。
4. 并网电流谐波与不对称度测试： 在穿越过程中及恢复后，检测设备输出电流的总谐波畸变率（THD）和各次谐波含量，以及三相不平衡度，确保符合标准限值。
5. 保护功能验证： 测试设备的过压/欠压保护、过频/欠频保护、过流保护等是否在穿越过程中正确闭锁，且在穿越结束后正确解除闭锁。
6. 连续穿越能力测试： 验证设备在短时间内连续遭遇多次电压跌落事件时的穿越表现。

检测仪器

执行低电压穿越能力测试需要精密的专业仪器搭建复杂的人工电网环境，主要设备包括：

1. 电网模拟电源： 这是核心设备，用于产生可编程、高精度、快速响应的电压跌落波形（包括对称跌落和不对称跌落），模拟各种故障场景。其输出功率需覆盖被测设备的容量，动态响应性能至关重要。
2. 功率分析仪： 高精度、宽带宽（通常要求>1MHz）、多通道的功率分析仪用于实时采集并记录电压、电流波形，计算瞬时有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波等关键参数。采样速率和精度是保证测试结果可靠的基础。
3. 数据采集系统： 用于同步采集设备的控制信号、状态信号（如并网接触器状态、保护动作信号、设备内部关键点电压/温度等）以及电网模拟电源的输出状态。
4. 实时仿真系统： 在一些复杂或研究性测试中，可能需要结合实时数字仿真器（如RTDS），模拟更接近实际的电网模型和故障过程。
5. 示波器： 用于对关键信号的波形细节进行实时观测和记录。
6. 负载/能量回馈装置： 对于大功率设备测试，常配备能量回馈式负载，将被测设备发出的电能回馈电网，降低测试能耗。

检测方法

低电压穿越测试通常在专业的实验室或第三方检测机构进行，主要方法如下：

1. 开环测试法： 这是最常用且标准化的方法。电网模拟电源按照相关标准规定（如IEC 61400-21, GB/T 19963等）预设的电压跌落曲线（跌落深度、持续时间、相位角跳变、斜波变化率等），在设备并网点施加电压扰动。被测设备在额定功率运行状态下承受该扰动，仪器全程记录其响应。此方法重复性好，易于比对。
2. 闭环测试法： 结合实时数字仿真器（RTDS）构建包含电网、线路、变压器、负荷甚至其它发电单元的详细模型。被测设备的控制器与仿真器通过功率放大器连接，形成硬件在环（HIL）测试。这种方法能更真实地模拟设备在复杂电网环境中的动态交互行为，测试结果更贴近实际，但成本和技术难度较高。
3. 现场测试法： 利用专门设计的移动式电压跌落发生装置（或借助电网公司安排的特定时间窗口进行实际电网操作），在风电场或光伏电站现场对设备进行测试。这种方法最真实，但受现场条件限制大（如电网安全、天气、设备调度），成本高，风险高，主要用于抽检或验证性测试。
测试流程： 通常包括设备准备（参数配置、保护定值设置、通讯连接）、额定工况运行、触发预设的电压跌落序列、详细记录全过程数据、分析响应曲线是否符合标准要求、出具检测报告。

检测标准

低电压穿越能力的检测必须严格依据国家和国际标准进行，核心标准包括：

1. 国际标准：

IEC 61400-21 (风力发电机组)： 这是全球广泛认可的风电低电压穿越测试标准的最新版本（第3版或更高），详细规定了电压跌落的范围、曲线形状、无功支撑要求、有功恢复要求、测试程序、报告格式等。
IEC 62116 / IEC TS 62910 (光伏逆变器)： IEC 62116 主要规定了防孤岛保护测试，对LVRT有参考。IEC TS 62910 则更全面地规定了光伏逆变器的低电压穿越能力要求及测试方法。

2. 中国国家标准：

GB/T 19963《风电场接入电力系统技术规定》及其配套的测试规程： 这是中国强制性的风电场并网标准，其中对风电机组和风电场的低电压穿越能力提出了明确要求，其电压跌落曲线和穿越要求与IEC标准有相似性但也有中国电网特点（如特定区域可能有更严格要求）。
GB/T 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》及其配套的测试规程： 规定了光伏发电站（逆变器）的低电压穿越要求、无功支撑要求和测试方法。
GB/T 34120《电化学储能系统接入电网测试规范》： 包含了对储能变流器（PCS）的低电压穿越能力要求与测试方法。
NB/T 32004《光伏发电并网逆变器技术规范》： 对光伏逆变器提出了详细的低电压穿越技术要求。

这些标准通常会规定详细的电压跌落曲线（不同深度、不同持续时间组合的矩形波或斜波）、无功电流注入要求（如电压跌落后需在30ms内注入至少1.0-2.0倍额定电流的无功电流）、有功功率恢复要求（如电压恢复后，有功功率应在特定时间内恢复至跌落前的90%以上）、穿越期间和穿越后的谐波和不对称度限值等。检测机构和制造商必须严格遵循这些标准规范进行测试设计和结果判定。