安科瑞 鮑靜君

　　 摘(zhāi) 要：近幾(jī)年，新能(néng)源的利用越(yuè)來(lái)越廣泛，國(guó)家對(duì)光(guāng)伏電(diàn)站係(xì)統的建設十分(fēn)重(zhòng)視(shì)，促使光伏並網係統(tǒng)被(bèi)大量使用。本文介紹的(dí)AM5SE-IS防孤(gū)島保護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)可以適(shì)用於(yú)光伏發電並(bìng)網(wǎng)供電係統(tǒng)。當發(fā)生(shēng)孤島現象時，可(kě)以(yǐ)快速(sù)切除(chú)並(bìng)網(wǎng)點，使本(běn)站(zhàn)與電網側快(kuài)速脫離，保證(zhèng)整個(gè)電(diàn)站和(hé)相關維(wéi)護人(rén)員的生命安(ān)全(quán)，降(jiàng)低(dī)人(rén)力維護成本(běn)。

　　  關(guān)鍵詞：光伏並網係(xì)統；防孤島保護(hù)；孤(gū)島(dǎo)現(xiàn)象(xiàng)

　　  1概述(shù)

　　  福(fú)建鑫(xīn)旭日電力建設集團(tuán)有(yǒu)限公(gōng)司(sī)成立於2008年4月22日，占地麵積42486平方米，總建築麵(miàn)積61548平方米(mǐ)。現集團下屬(shǔ)有(yǒu)電(diàn)力勘(kān)察(chá)設計院，電氣(qì)設備製造廠(chǎng)，電力建(jiàn)設公(gōng)司(sī)（變電公司，配(pèi)電公司(sī)）為一(yī)體的國(guó)家(jiā)高(gāo)新技(jì)術企(qǐ)業。是(shì)國(guó)網(wǎng)公(gōng)司供配(pèi)電設(shè)施入(rù)圍單位，也是(shì)大型央(yāng)企(qǐ)，大型(xíng)房企，大(dà)型工業企(qǐ)業，大(dà)型商(shāng)業企(qǐ)業，大(dà)型市政項目核心的變(biàn)配電係統(tǒng)供應(yīng)商。公司產品(pǐn)包(bāo)括(kuò)安全型(xíng)充氣櫃，中(zhōng)置櫃，低壓櫃(guì)，預裝式變電(diàn)站(zhàn)，動力配電(diàn)箱(xiāng)等(děng)。現(xiàn)集團公(gōng)司在職人員(yuán)500多(duō)人，年(nián)業(yè)績近(jìn)10億，在(zài)全國承接的大型(xíng)電力(lì)工程(chéng)累計已有1600多(duō)項，均(jūn)在安(ān)全運(yùn)行(háng)，目(mù)前(qián)已(yǐ)是國內(nèi)較(jiào)有競(jìng)爭(zhēng)力的(dí)電力工程EPC總(zǒng)承包的大(dà)型企(qǐ)業。

　　  2 產(chǎn)品需(xū)求

　　  本次針(zhēn)對(duì)福建(jiàn)鑫旭(xù)日(rì)電力(lì)集團(tuán)澤勝(shèng)翔(xiáng)安(ān)火炬園10/0.4KV光伏項目(mù)裝設(shè)AM5SE-IS防(fáng)孤島(dǎo)保護裝置(zhì)，主(zhǔ)要(yào)是(shì)利(lì)用裝(zhuāng)置(zhì)中的頻(pín)率突變跳(tiào)閘(zhá)和有壓自(zì)動合(hé)閘(zhá)功能實現對整(zhěng)個係(xì)統的(dí)保護(hù)作用。

　　  正常運行時(shí)，綫(xiàn)路(lù)的頻率處(chǔ)於平衡(héng)穩(wěn)定(dìng)的(dí)值，當(dāng)頻率波動(dòng)較大(dà)，其(qí)頻率(shuài)變化(huà)率超過了規定(dìng)的定值時，可能(néng)會導致用電設備(bèi)遭(zāo)到(dào)破(pò)壞影(yǐng)響(xiǎng)供(gōng)電質(zhì)量且對電力維(wéi)修人員(yuán)的(dí)生(shēng)命安(ān)全(quán)有很大(dà)的威脅(xié)。因(yīn)此，需要頻(pín)率突變保護(hù)功(gōng)能(néng)跳開並網點開關，對電(diàn)站(zhàn)起(qǐ)到保護(hù)作用。

　　  頻(pín)率突變(biàn)跳閘保護功能主要是(shì)監(jiān)測綫路(lù)中的(dí)頻(pín)率變(biàn)化率，當(dāng)綫(xiàn)路有(yǒu)流(liú)，或(huò)綫路有壓且斷路器合(hé)閘時，若(ruò)頻(pín)率(shuài)變(biàn)化率df/dt大於頻率(shuài)突變定值，裝(zhuāng)置經可設(shè)延時發(fā)出(chū)頻(pín)率突變跳(tiào)閘命令。保護邏輯如下圖。

圖1 頻(pín)率突變保護邏輯(jí)

　　  有壓自動(dòng)合閘保護(hù)功(gōng)能主要(yào)是為了(liǎo)能(néng)夠保護電網與光伏(fú)電站(zhàn)之間(jiān)安(ān)全工(gōng)作同時，保(bǎo)證(zhèng)用戶(hù)的方(fāng)便，需(xū)要(yào)做(zuò)到(dào)光伏電站係(xì)統(tǒng)欠(qiàn)壓(yā)/失(shī)壓自動跳(tiào)閘，檢(jiǎn)有(yǒu)壓後自(zì)動合閘。這樣(yàng)既(jì)可保證設備的安全(quán)，電(diàn)網(wǎng)的(dí)穩定，又(yòu)可(kě)降(jiàng)低人(rén)力維護成(chéng)本。

　　  當檢測到(dào)市電(diàn)側(cè)電(diàn)壓(yā)恢(huī)復正(zhèng)常(cháng)，頻(pín)率(shuài)正(zhèng)常(cháng)，且待並側(cè)電壓和市電側(cè)電(diàn)壓(yā)的電(diàn)壓(yā)幅值，電壓(yā)頻率(shuài)和電壓相(xiāng)角滿足(zú)同(tóng)期條件時(shí)，若斷(duàn)路器(qì)處於分位，裝置經可(kě)設(shè)延時發(fā)出(chū)有(yǒu)壓自動(dòng)合閘命令。其中(zhōng)，同期(qī)動作的(dí)判(pàn)斷(duàn)條件(jiàn)可以(yǐ)選擇投(tóu)入(rù)或(huò)退(tuì)出，若退(tuì)出，則不(bù)加入同(tóng)期動作條(tiáo)件，僅判斷(duàn)市電側(cè)電壓(yā)，頻率(shuài)。保(bǎo)護邏輯(jí)如下圖。

圖2 有壓(yā)自動合閘保護邏(luó)輯

　　  3 產(chǎn)品方案(àn)

　　  本工程(chéng)綫路(lù)主要包括市(shì)電(diàn)側和光(guāng)伏並網側(cè)兩大(dà)部分，由於孤(gū)島效(xiào)應(yīng)在(zài)光(guāng)伏並(bìng)網(wǎng)係(xì)統中經常發生，因此(cǐ)需要在並網(wǎng)櫃(guì)處安裝AM5SE-IS防孤(gū)島(dǎo)保護裝(zhuāng)置，利用(yòng)其(qí)頻(pín)率突變(biàn)跳(tiào)閘和有壓自(zì)動合閘保護功(gōng)能(néng)保證人員和電(diàn)網的安全(quán)可(kě)靠(kào)運行，整個配電室(shì)上(shàng)圖方案如下(xià)：

圖(tú)3 配電(diàn)室(shì)上圖(tú)方案

　　  針對本(běn)項目(mù)的(dí)一次(cì)方案及(jí)二次圖(tú)紙設計(jì)如下：

圖(tú)4 一次方(fāng)案設計圖

圖5 並(bìng)網櫃(guì)二次原(yuán)理圖

　　  4 測(cè)試

　　  在(zài)與客戶進(jìn)行了溝通(tōng)的基(jī)礎(chǔ)上，客戶於(yú)2022年1月(yuè)5日(rì)對防孤島保護裝置的頻率突變跳閘和有壓(yā)自(zì)動(dòng)合閘(zhá)保護功能(néng)進行調試。

　　  （1）測試儀器(qì)和保(bǎo)護(hù)裝置(zhì)

圖6 現(xiàn)場AE型(xíng)繼電(diàn)保(bǎo)護測試儀電壓電流接(jiē)綫(xiàn)

圖(tú)7  AM5SE-IS防(fáng)孤島(dǎo)保護裝(zhuāng)置一次(cì)模(mó)擬(nǐ)圖

圖8 現場調試環境(jìng)

　　  （2）頻率突(tū)變(biàn)保護(hù)測(cè)試

　　  1）測(cè)試項目

　　  根據現(xiàn)場施(shī)工(gōng)圖(tú)紙及客戶(hù)需(xū)求(qiú)，本次(cì)頻率(shuài)突變保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置測試值設(shè)置見表1：

　　表1 AM5SE-IS頻率(shuài)突變保(bǎo)護(hù)測(cè)試(shì)值設置

  2）測試流程

　　  根據表(biǎo)1所示(shì)進行現場(cháng)接綫(xiàn)與(yǔ)測(cè)試值設(shè)置。

　　  先(xiān)讓(ràng)斷路(lù)器處於(yú)合(hé)閘(zhá)狀態，如圖9所示。然後在端(duān)子X1.17-X1.18，X1.19-X1.20，X1.21-X1.22上施加57.74V電(diàn)壓(yā)，按(àn)照圖10設(shè)置頻(pín)率(shuài)變化率參數，裝置(zhì)經延(yán)時(shí)保護(hù)跳閘，對(duì)應的指示(shì)燈亮(liàng)，如(rú)圖(tú)11所示。

圖(tú)9 斷(duàn)路(lù)器合(hé)閘(zhá)狀(zhuàng)態

圖10 頻(pín)率(shuài)突(tū)變參數設(shè)置

圖11 頻率突變保護動(dòng)作事件記錄

　　  （3）有(yǒu)壓自(zì)動(dòng)合閘(zhá)保護測試(shì)

　　  1）測(cè)試(shì)項目(mù)

　　  根(gēn)據現場施(shī)工圖紙及客戶需求(qiú)，本(běn)次有壓自(zì)動合閘(zhá)保(bǎo)護(hù)要(yào)求在(zài)市電(diàn)側(cè)和(hé)並網(wǎng)側檢(jiǎn)同期的(dí)情況下，觸發(fā)有(yǒu)壓自(zì)動合閘(zhá)保護功(gōng)能(néng)，所(suǒ)以需(xū)要有(yǒu)壓自(zì)動合閘(zhá)和同(tóng)期(qī)功(gōng)能都投入，有壓自(zì)動合閘(zhá)保護(hù)測(cè)試值設(shè)置見表2，檢(jiǎn)同期(qī)測(cè)試(shì)值(zhí)設(shè)置見表3：

　　表2 AM5SE-IS有壓(yā)自動合閘(zhá)測試值設(shè)置

表(biǎo)3 AM5SE-IS檢同期測試(shì)值設置

  2）測試流程

　　  根據表(biǎo)2，表3所示(shì)進行(háng)現場接綫與測試值(zhí)設置。

　　  先讓斷路(lù)器處於(yú)分閘(zhá)的狀(zhuàng)態，如(rú)圖(tú)12所示(shì)，並(bìng)給(gěi)合後位開(kāi)入(rù)對應的(dí)開入(rù)量施(shī)加信號(hào)（AC/DC 220V或AC/DC110V)，然(rán)後在端(duān)子X1.17-X1.18，X1.25-X1.26上分別施加(jiā)電(diàn)壓UA=UB=57.74V∠0°，頻率(shuài)f=49.99Hz，具(jù)體(tǐ)設置如圖13所示(shì)。經延時(shí)，裝(zhuāng)置(zhì)發(fā)出同(tóng)期(qī)合閘及保護(hù)合閘(zhá)事(shì)件記錄，如圖14，圖15，圖(tú)16所(suǒ)示(shì)。

圖(tú)12 斷路器(qì)分閘(zhá)狀態

圖 13 電(diàn)壓(yā)施(shī)加(jiā)窗口(kǒu)

圖(tú)14 同期合閘動(dòng)作事件記錄

圖15 有壓自(zì)動(dòng)合(hé)閘動作事(shì)件記(jì)錄

圖16 電壓(yā)，頻(pín)率遙(yáo)測顯示(shì)

　　  （4）測試結論

　　  本次(cì)測試對AM5SE-IS防孤(gū)島(dǎo)保(bǎo)護裝(zhuāng)置(zhì)進行(háng)了頻率突(tū)變(biàn)跳(tiào)閘和(hé)有壓自動合閘(zhá)保護功(gōng)能(néng)驗(yàn)證，測試結(jié)果(guǒ)均(jūn)符合用戶(hù)技(jì)術要(yào)求(qiú)。AM5SE-IS防孤(gū)島(dǎo)保(bǎo)護(hù)裝置(zhì)的(dí)頻率突變跳(tiào)閘能合理防(fáng)止(zhǐ)綫路頻(pín)率變化率(shuài)突變，有壓(yā)自(zì)動(dòng)合閘保護(hù)能夠(gòu)在(zài)係(xì)統失壓後檢(jiǎn)測到(dào)有(yǒu)壓，斷路(lù)器(qì)自動合閘，可以確(què)保係(xì)統恢(huī)復(fù)正常供電(diàn)。

　　  5 結語(yǔ)

　　  防孤(gū)島保護裝置是光(guāng)伏(fú)並(bìng)網係統(tǒng)中的(dí)重要(yào)組(zǔ)成(chéng)部分(fēn)，許(xǔ)多(duō)重要場(cháng)所0.4kV的(dí)低(dī)壓變電(diàn)站都(dū)會引(yǐn)入(rù)燃(rán)油發(fā)電機(jī)或(huò)者小(xiǎo)型(xíng)光伏變(biàn)電(diàn)站，這(zhè)些基(jī)本(běn)為(wéi)用戶(hù)側(cè)自(zì)備式電源(yuán)係(xì)統(tǒng)，自(zì)發自用(yòng)，不(bù)向中壓電網或(huò)高(gāo)壓電(diàn)網(wǎng)饋電。本文介紹(shào)的AM5SE-IS防(fáng)孤(gū)島保(bǎo)護裝置(zhì)頻率突(tū)變(biàn)功(gōng)能(néng)可(kě)對綫路(lù)中(zhōng)的頻(pín)率變(biàn)化率進行實時監測(cè)，當檢(jiǎn)測(cè)到頻率(shuài)變化率超(chāo)過了(liǎo)規定的(dí)定(dìng)值(zhí)時(shí)，裝(zhuāng)置發出(chū)頻率(shuài)突變跳(tiào)閘命令(líng)跳(tiào)開斷路器(qì)。有(yǒu)壓(yā)自(zì)動合(hé)閘功能(néng)可做到(dào)光(guāng)伏(fú)電(diàn)站(zhàn)係(xì)統欠(qiàn)壓(yā)/失壓自(zì)動跳閘(zhá)，檢有壓(yā)後自(zì)動合(hé)閘(zhá)。這(zhè)樣(yàng)既可保(bǎo)證設備的(dí)安全，電網的(dí)穩定，又可降低人力(lì)維護成(chéng)本(běn)。

　　  參(cān)考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

　　  [1] 安(ān)科瑞企業微電網設計(jì)與應用(yòng)手(shǒu)冊(cè).2020.6月版

　　  [2] 安科瑞35KV以(yǐ)及(jí)下變電所智能(néng)配電係(xì)統設計(jì)與(yǔ)產品(pǐn)二次(cì)原(yuán)理圖集.2020.10月(yuè)版

　　  [3] 安科瑞(ruì)用戶(hù)變電(diàn)站綜合自動化與運維(wéi)解(jiě)決(jué)方案.2021.11月版(bǎn)