VDE-4105测试要求

2012年04月26日VDE-AR-N4105于2011年8月公布。其名称为：VDE-AR-N4105:2011-08Powergenerationsystemsconnectedtothelow-voltagedistributionnetworkTechnicalminimumrequirementsfortheconnectiontoandparalleloperationwithlow-voltagedistributionnetworks.VDE-AR-N4105是德国新的分布式发电系统低压并网标准，取代原低压并网指令VDEW。VDE-AR-N4105适用于所有与低压电网连接的发电站，发电站的新建，运营，增容，改造，都必须考虑该VDE指令要求。分布发电站主要包括：水力发电站，光伏电站，热电联产电站(CHP)，风力电站，内燃机，燃料电池等。光伏发电站执行VDE-AR-N4105的最迟时间是2012年1月1日，其它电站不迟于2012年7月1日。由于近年来德国分布式发电，特别是光伏发电的装机容量迅速增加，分布式发电系统对电网的稳定性和电能质量的影响日益增大。为了保证电网的稳定性和电能质量，VDE-AR-N4105更新了分布式发电系统的低压并网的接入规则并提出了新的技术要求。主要如下：快速电压波动(5.4.2Rapidvoltagechanges)发电系统的接入和断开在耦合接入点(PCC)引起的最大电压变化不能超过3%/10min。电压闪烁(5.4.3Flicker)额定电流小于等于75A的发电系统满足EN61000-3-3或EN61000-3-11的要求。谐波与间谐波(5.4.4HamonicsandInterhamonics)额定电流小于等于16A的发电系统按EN61000-3-2ClassA要求。额定电流16A-75A的发电系统按EN61000-3-12要求。换向缺口(5.4.6Communicationnotches)电站的接入对PCC点造成的换向缺口相对深度不超过5%中央音频纹波控制(5.4.7Audio-frequencycentralizedripple-control原则上，发电系统对音频纹波的影响(减少)不得超过5%。特别要求:-分布式发电系统在纹波频率附近(+/-5Hz)造成的扰动压降不得超过0.1%Un-分布式发电系统在纹波频率+/-100Hz造成的扰动压降不得超过0.3%Un并网准则(5.5Connectioncriteria)发电站应使每相的输出功率平衡输出，单相不平衡度不超过4.6KVA三相网络(5.6Three-phasenetwork)三相发电系统必须保证三相平衡。最大短路电流(5.7.2Maximumpermissibleshort-circuitcurrent)最大短路电流需记录在测试报告和说明书。有功输出(5.7.3Activepoweroutput)-发电管理/网络安全管理(5.7.3.2Generationmanagement/networksecuritymanagement)超过100kW的电站必须能够接收电网操作者的命令按照能够以最大有功10%的步长降低有功输出。发电系统必须能够在1min内降至指定值。发电系统能够降至最大有功的10%而保持并网工作。（按EEG2012,小于100kW的电站也必须有这个功能）-过频保护(5.7.3.3Activepowerfeed-inatoverfrequency)(此要求已加入VDE0126-1-1/A1)1．频率超过50.2Hz并在50.2-51.5Hz时，输出有功功率按每0.1Hz4%PM下降（PM为过50.2Hz时瞬间输出有功功率），控制精度要达到0.01Hz。2．频率在50.2-51.5Hz之间来回变动时，输出有功功率按每0.1Hz4%PM来回变动。3．当频率重新回到小于50.2Hz时,由于此时可获得的最大输出有功功率可能已经变得比PM(frozenvalue)更大，输出有功功率应按照按不大于每分钟10%额定最大有功功率的速度增加。4．频率超过51.5Hz时与电网断开。5．逆变器与电网断开以后监测电网频率,当小于50.05Hz并维持至少1分钟后重新并网，并网后输出有功功率按不大于每分钟10%额定最大有功功率的速度增加。无功(5.7.5Reactivepower)-最大视在功率小与等于3.68kVAcosφ=0.95滞后到0.95超前，不需要由电网运营商提供的特性曲线。-最大视在功率3.68kVA到13.8kVAcosφ=0.95滞后到0.95超前范围内由电网运营商提供的特性曲线。-最大视在功率大于13.8kVAcosφ=0.90滞后到0.90超前范围内由电网运营商提供的特性曲线。发电系统结构与系统保护(6.Constructionofthepowergenerationsystem/networkandsystemprotection(NSprotection))通用要求(6.1Generalrequirement)总视在功率大于30kVA，中央NS保护总视在功率小于等于30kVA,中央NS保护或集成NS保护保护开关(6.4interfaceswitch)集成interfaceswitch必须保证single-faulttolerant保护开关的保护装置(6.5protectivedevicefortheinterfaceswitch)电压保护装置必须使用半波RMS值。30kVA以下的发电系统电压测量必须测量相线与零线之间的电压。30kVA以上的发电系统必须监控相线之间以及相线与零线之间的6个电压。其中相线与零线之间的电压的电压必须测量，相线间的电压可以直接测量或通过相零电压计算得到。-保护功能(6.5.2Protectivefunctions)与VDE0126-1-1过欠频，过欠压保护类似，并在此基础上提高了精度要求。-孤岛保护(6.5.3Islandingdetection)参考VDE0126-1-1孤岛保护要求连接条件与同步(8.3Connectionconditionsandsynchronization)连接条件要求参考VDE0126-1-1，初启时（电压：85%to110%额定电压，频率47.5Hzto50.05Hz，不少于60s），故障重启后有功输出须按不大于10%额定最大有功功率/min的速度上升。2011年十二月23日，意大利逆变器并网标准CEI0-21最终发布，这份法规包含了所有对于连接到意大利电力网络的设备的要求，除此之外，还详细阐述了对于连接到意大利电力网络的静态逆变器（光伏逆变器）的测试认证的要求和方法。这份CEI0-21将会取代原有的意大利国家电力公司发布的“接入电网的电力连接指导手册”(GuideforelectricalconnectionstothenetworkofENELDistribution)。相较于原有的指导手册主要的变化项目如下：有功功率和无功功率部分、引入了低压穿越、新的接口保护系统、新的阀值范围和断开时间、连接时间、同时设置了两段阀值、新的直流分量测试要求。现阶段，尽管引入了CEI0-21,但不是所有的章节都需要执行，其中有三个章节暂时不做执行要求：关于接口保护系统部分（SPI）、关于功率控制部分（有功功率和无功功率）、关于低压穿越部分（LVFRT）。所以，现阶段对于希望继续在意大利市场上销售的逆变器厂商来说,必须同时完成部分CEI0-21的测试和ENEL的指导手册中部分项目。根据现在的形势,我们将CEI0-21和德标VDE4105以及ENEL指导手册进行一些主要项目的比较分析，希望能够给读者一些帮助。断网重新连接要求CEI0-21引入了ENEL指导手册中没有的断网重新连接的等待时间的要求，这一要求和VDE4105现有的规则类似，只是需要更长的等待时间.并且对于断开后输入到电网的功率提出了阶段性恢复的需求。对于并网功率要求以20%Pn/分钟输出到电网。德标VDE0126-1-1:短期断网，电网超标在三秒之内的,监视电网5秒钟无异常后重新连接。长期断网，电网超标在三秒中以上的,监视电网30秒钟无异常后重新连接。德标VDE4105:电网超标在三秒之内的，监视电网5秒钟无异常后重新连接。长期断网，电网超标在三秒中以上的，监视电网60秒钟无异常后重新连接。并且要求：a)如果逆变器由外部的控制信号控制,最大的输入电网功率斜率为10%Pn/分钟；b)如果逆变器未被控制信号控制，在十分钟之后以最大功率重新并网。意大利新标准CEI0-21:在断网后，监视电网300秒钟，无异常后最大允许以20%Pn/分钟重新并网。意标ENELGuideline：没有类似的要求。新的环境测试条件（只针对低温部分做了修改）CEI0-21中对环境测试要求的条件请参看上面表格一直以来意大利的标准要求的环境测试依然保留，将低温条件从原来的零下二十五摄氏度减弱到零下十摄氏度,其他条件未作更改在这里需要说明的是，CEI0-21引入了新的阀值结构，新的断开时间以及新的阀值调整范围，所以即便逆变器的生产厂商完成了原来的ENEL指导手册中较严苛的环境测试，依然要在新的环境下完成阀值，时序以及谐波和闪烁的测试，这将成为CEI0-21中成本最高的测试项目。ENEL指导手册中环境测试条件:关机状态/贮存状态-DryHeat(EN60068-2-2)+70C16hours-humidtest(EN60068-2-78)+40C,RH=93%4days-Freezetest(EN60068-2-1)-25C,16hours-changingtemperatures(EN60069-2-14)-25/+70C(3hours+3hours)工作状态-DryHeat(EN60068-2-2)+55C16hours-humidtest(EN60068-2-78)+40C,RH=93%4days-Freezetest(EN60068-2-1)-25C,16hours-changingtemperatures(EN60069-2-14)-25/+55C(3hours+3hours)新的阀值,时间以及SPI架构和VDE类似，CEI0-21设置了两段阀值。这和原来的ENEL指导手册中有了很大的区别。可参看如下表格：保护项目阀值动作时间过电压保护(59.S1,)1,10Vn3s过电压保护(59.S2)1,15Vn0,2s欠压保护(27.S1)**0,85Vn0,4s欠压保护(27.S2)***0,4Vn0,2s过频保护(81.S1)*50,5Hz0,1s欠频保护(81.S1)*49,5Hz0,1s过频保护(81.S2)51,5Hz0,1s÷5s欠频保护(81.S2)47,5Hz0,1s÷5s新的SPI架构中CEI0-21额外要求了两个端口，一个用作远程数据通讯，一个用作本地的命令控制，这点和VDE4105中的要求类似，远程数据通讯的端口工作与否决定了过欠频保护选择S1类的还是S2类的。而这些原本在ENEL的指导手册中未作要求。我们建议逆变器生产商着手按照新的SPI架构去搭建两个额外的端口，尽管现在SPI架构部分是被暂不执行的，但是预计在2013年，将会全面的导入CEI0-21。新的阀值设置区间NewThresholdSettingRangeofSPICEI0-21继承了ENEL指导手册中阀值可调的要求，这点和VDE4105以及VDE0126-1-1有很大的区别。意大利的标准中要求阀值在一定范围内可以调整。“SettingrangesfortheSPI”逆变器的阀值以及断开时间必须可以根据电力调度的需要进行调整。因此来说接口保护系统必须可以被调整并默认被设置成如上述我们文中所提到的阀值以及断开时间。但是必须确保能够以标准中要求的步进以及在范围内调整。与原有的ENEL指导手册比较,可调整的范围比原来更宽，但是步进还是一致的。除了以上一些主要的变动点之外，CEI0-21还对过载测试,绝缘测试等提出了一些小的改动，鉴于篇