逆变器作为光储系统的核心,直接连接光伏组件、储能电池以及负载,负责整个系统内电流电压的调配,以及把电能返送入电网中;对于逆变器的要求,除了要拥有对于过流、过压、欠压、过热、过频、欠频等异常问题的保护功能外,还要求具有一种特殊的保护功能——孤岛效应保护。
1.什么是“孤岛效应”
具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力,保护动作时间应不大于 2s,同时发出警示信号,而且孤岛保护还应与电网侧线路保护相配合。所以,逆变器必须有防孤岛效应保护功能!
孤岛效应通俗理解是指在电网失压或断开的情况下,发电设备仍作为孤立电源对负载供电,形成供电孤岛这一现象。
2.“孤岛效应”有哪些危害
“孤岛效应”对设备和人员的安全存在巨大隐患,包括以下几个方面:
(1)当电网停电检修时,维修人员不一定意识到分布式系统的存在,若并网光伏电站的逆变器仍继续供电,从而可能危及维修人员的安全;
(2)当孤岛效应发生时,电网不能控制供电孤岛的电压和频率,电压幅值和频率的漂移会对用电设备带来破坏;
(3)如果逆变器仍然在发电,由于并网系统输出电压和电网电压之间产生相位差,当电网重新恢复供电时会产生浪涌电流,可能会引起再次跳闸或对分布式发电系统、负载和供电系统带来损坏。
3.逆变器如何实现防孤岛效应保护
作为光伏系统核心的光伏逆变器如何实现防孤岛效应保护?
防孤岛效应的关键点是在电网断电时候的检测,通常采用被动或主动式两种检测方法,无论何种检测方法,一旦确认电网失电,都要在2s内将并网逆变器与电网断开并停止逆变器的运行,而实际上为了确保人员及设备安全,保护时间会更短。
4、防孤岛保护案例分析
某电站,容量为400KWP,变压器为50KWP,在夏季中午发电量比较高的情况下,并网电压可达到500V左右,此时如果并网开关不跳闸,逆变器还是会正常运行,但是这样长期运行势必会对电网有所冲击。
生产光伏组件的厂房自己安装屋顶光伏来实现自发自用余电上网。然而自从安装光伏发电后,厂房内的一些测试仪器电源模块会有烧毁的情况发生,造成这个原因是电源端不稳定,后采取UPS供电,问题就解决了。
山东某一光伏电站突然与电网解列,后由运维人员发现是系统站内主变低压侧备自投联合防孤岛保护动作将对侧站内带有光伏电站的支路联切,目的就是防止电源端电压频率不稳定对用户站和光伏电站造成影响。当对侧站供电电源完成切换后,再将光伏电站支路投运,本侧光伏电站继续为电网送电。
以上三个案例说明,分布式光伏发电输出电压有时不太稳定,当并网电压或频率出现异常现象,及时准确跳闸也是非常有必要的。
防孤岛保护能够有效杜绝‘孤岛效应’对人员和设备安全带来的危害,德业全系列产品标配防孤岛保护功能,包括:1-110kW组串并网逆变器, 3-50kW储能逆变器, 300-2000W微型并网逆变器。
其组串和储能机的电网口都加有继电器和电压采集元件,逆变器电网电压采集元件检测到电网断开或失压的时候,断开电网继电器,隔断逆变器与电网的连接,起到安全保护的作用,防止了孤岛效应的发生。