当前光伏发电已成为太阳能资源开发利用的重要形式，其中大型光伏电站的接入，将对电网的安全稳定运行产生深刻影响，特别是在电网故障时光伏电站的突然脱网会进一步恶化电网运行状态，带来更加严重的后果。

　　当光伏电站渗透率较高或出力加大时，电网发生故障引起光伏电站跳闸，由于故障恢复后光伏电站重新并网需要时间，在此期间引起的功率缺额将导致相邻的光伏电站跳闸，从而引起大面积停电，影响电网安全稳定运行。因此，亟须开展大型光伏电站低电压穿越技术的研究，保障光伏电站接入后电网的安全稳定运行。

　　一、低电压穿越使用条件

　　1、环境条件

　　a)户外环境温度要求：－40℃~50℃；

　　b)户外环境湿度要求：0~90%；

　　c)海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。

　　2、低电压穿越安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。

　　3、储存条件

　　a）环境温度－50℃～50℃；

　　b）相对湿度0～95%。

　　4、低电压穿越工作条件

　　a)环境温度－40oC～40oC；

　　b)相对湿度10%～90%，无凝露。

　　5、低电压穿越电力系统条件

　　a)电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。

　　b)电网频率允许范围：48~52Hz；

　　c)电网三相电压不平衡度：<=4%；

　　d)电网电压总谐波畸变率：<=5%。

　　6、低电压穿越负载条件

　　负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。

　　本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。

　　7、低电压穿越接地电阻：<=5Ω。

    二、低电压穿越技术要求

　　光伏电站低电压穿越技术（LowVoltageRideThrough，LVRT）是指当电网故障或扰动引起的光伏电站并网点电压波动时，在一定的范围内，光伏电站能够不间断地并网运行。

　　2010年底，国家电网公司出台的《光伏电站接入电网技术规定》（企标）明确指出，“大中型光伏电站应具备一定的低电压穿越能力；电力系统发生不同类型故障时，若光伏电站并网点考核电压全部在图中电压轮廓线及以上的区域内时，光伏电站应保证不间断并网运行；否则光伏电站停止向电网线路送电。”光伏电站的低电压穿越能力需要由逆变器实现。低电压穿越能力要求如图1所示，一般选择UL1设定为0.2倍额定电压，T1设为1s，T2设为3s。

　　光伏逆变器交流侧电压在电网故障时下降到了正常状态时的20%，导致输出的有功功率骤然减小；低电压穿越由于采用了低电压穿越控制，光伏电站可以保持并网运行，其交流侧输出的电流在故障期间经过短暂的调节过程恢复至额定电流值，故障过程中电流略有增大，但是能很好的限制在额定电流的1.1倍以内，LVRT控制策略基本限制住了电流的增大，保护了逆变器的电力电子器件。由于功率输出减小，电能累积在逆变器直流侧电容增多，电容的充电效应使直流侧电压有所增大；直流侧电流在故障期间有所减小。

　　光伏电站在实现低电压穿越的同时还可以向电网侧发送一定的无功功率（约0.1pu），通过光伏逆变器有功和无功的解耦，可以使之向电网发送无功，在一定程度上支撑并网点电压的跌落。从图中可见，无功电流在故障期间增大，而有功电流由于受到了限制，基本保持不变，无功电流达到了最大值0.46pu，与第2节中的无功功率极限的推导一致，因此电流增大的部分主要是无功电流。

　　三、低电压穿越测试系统参数

　　四、低电压穿越系统构成

　　检测平台的主设备户内安装，核心部件包括电抗器组合、断路器组合、控制系统、测量系统四部分：其中电抗器采用国际知名品牌西门子或施耐德公司设计和生产；断路器组合采用国际知名品牌西门子、施耐德或ABB公司产品。

　　1）低电压穿越电抗器：限流电抗器根据接入的电网情况以及测试风电机组容量整体进行考虑，能够适应各种电网情况和风电机组，限流电抗器设计为阻值可调，确保在进行测试时，对电网的影响在允许范围之内。短路电抗器阻值可调，短路电抗器和限流电抗器配合调节实现不同程度的电压跌落。

　　2）连接铜排：连接铜排分为导电铜排和接地铜排，导电铜排用来连接抗器实现各种不同组合。

　　3）低电压穿越避雷器：电抗器相与相之间、每相与地之间接有避雷器；电抗器每个连接头之间均装有避雷器，对电抗器起到了很好的保护作用。

　　4）供电系统以及暖通、照明设备。

　　5）电抗器温度监测仪：试验过程中可能会在电抗器中流过很大的短路电流，使得电抗器发热，根据需要安装电抗器温度监测仪，随时监测电抗器温度，通过设定电抗器温度保护限值，当温度过高可以将电抗器以及整个测试系统从电网中切出。

　　通过对光伏电站中核心部件光伏逆变器采用一定的控制策略，可以使其在电网扰动或故障导致并网点电压跌落时保持并网运行，实现低电压穿越，还可以向电网发送无功功率以支撑并网点电压。仿真表明，在电网电压跌落到20%时，光伏电站仍可以保持并网运行，并具有一定的无功电压支撑能力，满足并网标准，在三相电压跌落和单相电压跌落的情况下，均能实现良好的低电压穿越，本文为大型光伏电站低电压穿越技术的研究提供了一定的理论依据。下一步将重点开展光伏电站低电压穿越过程中有功、无功功率协调控制的研究。

　　五、低电压穿越主要部件技术要求

　　1、开关柜一次部分技术要求

　　(1)开关柜设置母线室和断路器室的压力释放装置，当发生内部电弧故障时，释放压力，确保操作人员和开关柜安全。

(2)低电压穿越气体绝缘开关柜的高压带电部分安装在密封的六氟化硫（SF6）气体中，具备足够的绝缘强度，可以有效的防止来自外界的污秽、潮气、异物及其他有害影响，以保证设备的长期稳定工作。断路器室和母线室为充气隔室，三相系统在同一个隔室内，其中充满干燥的SF6气体，相邻隔室的绝缘气体完全隔绝。隔室的充气及相应的试验工作在卖方厂内完成，现场无须充气。但考虑到海拔高程变化以及缓慢漏气造成气压下降，有可能需要在现场充气，组合开关柜面板上应有充气和测量SF6气压的两用接口，每次试验前要使用专配的压力表测量SF6气体压力，并另配专用充气储气罐，可在现场充气。

　　(3)每一独立的充气隔室内均设置单独的具有温度补偿功能的气体压力检测装置，当气室内压力低于最小工作压力或高于压力上限时，压力检测装置提供相应的报警。同时应设置人工测量SF6气体压力的接口，以防误报警。

　　(4)气体绝缘开关柜内安装的断路器为真空断路器。断路器上配有机械式计数器，用于合闸时计数，计数器安装在断路器面板上，断路器面板上设有机械式合分闸状态指示、弹簧储能状态指示、及手动合分闸按钮。

　　(5)低电压穿越断路器、三工位开关/隔离开关的操作机构安装在低压室内。三工位开关和隔离开关正常为电动操作，打开低压室门，可进行手动操作。三工位开关/隔离开关上设有机械式分合闸状态指示。

　　(6)气体绝缘开关柜采用先进的插接技术，内部电场均匀，有较高的电气绝缘性能。

　　六、参考标准：

　　GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》DL/T****-2013《光伏发电站低电压穿越能力检测技术规程》NB/T****-2013《光伏发电专用逆变器技术规范》

　　NB/T****-2013《风力发电机组低电压穿越能力测试规程》

　　GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》（2012年6月1日起实施）