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AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置 在光伏發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用

更新時間: 2022-03-23  點(diǎn)擊次數(shù): 839次

 要:近幾年,新能源的利用越來越廣泛,國家對光伏電站系統(tǒng)的建設(shè)十分重視,促使光伏并網(wǎng)系統(tǒng)被大量使用。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置可以適用于光伏發(fā)電并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時,可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證整個電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命安全,降低人力維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞:光伏并網(wǎng)系統(tǒng);防孤島保護(hù);孤島現(xiàn)象

1概述

福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)有限公司成立于2008年4月22日,占地面積42486平方米,總建筑面積61548平方米?,F(xiàn)集團(tuán)下屬有電力勘察設(shè)計(jì)院、電氣設(shè)備制造廠、電力建設(shè)公司(變電公司、配電公司)為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。是國網(wǎng)公司供配電設(shè)施入圍單位,也是大型央企、大型房企、大型工業(yè)企業(yè)、大型商業(yè)企業(yè)、大型市政項(xiàng)目核心的變配電系統(tǒng)供應(yīng)商。公司產(chǎn)品包括安全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預(yù)裝式變電站、動力配電箱等?,F(xiàn)集團(tuán)公司在職人員500多人,年業(yè)績近10億,在全國承接的大型電力工程累計(jì)已有1600多項(xiàng),均在安全運(yùn)行,目前已是國內(nèi)較有競爭力的電力工程EPC總承包的大型企業(yè)。

2 產(chǎn)品需求

本次針對福建鑫旭日電力集團(tuán)澤勝翔安火炬園10/0.4KV光伏項(xiàng)目裝設(shè)AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置,主要是利用裝置中的頻率突變跳閘和有壓自動合閘功能實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的保護(hù)作用。

正常運(yùn)行時,線路的頻率處于平衡穩(wěn)定的值,當(dāng)頻率波動較大,其頻率變化率超過了規(guī)定的定值時,可能會導(dǎo)致用電設(shè)備遭到破壞影響供電質(zhì)量且對電力維修人員的生命安全有很大的威脅。因此,需要頻率突變保護(hù)功能跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān),對電站起到保護(hù)作用。

頻率突變跳閘保護(hù)功能主要是監(jiān)測線路中的頻率變化率,當(dāng)線路有流,或線路有壓且斷路器合閘時,若頻率變化率df/dt大于頻率突變定值,裝置經(jīng)可設(shè)延時發(fā)出頻率突變跳閘命令。保護(hù)邏輯如下圖。

 

 

圖1 頻率突變保護(hù)邏輯

有壓自動合閘保護(hù)功能主要是為了能夠保護(hù)電網(wǎng)與光伏電站之間安全工作同時,保證用戶的方便,需要做到光伏電站系統(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘,檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安全,電網(wǎng)的穩(wěn)定,又可降低人力維護(hù)成本。

當(dāng)檢測到市電側(cè)電壓恢復(fù)正常,頻率正常,且待并側(cè)電壓和市電側(cè)電壓的電壓幅值、電壓頻率和電壓相角滿足同期條件時,若斷路器處于分位,裝置經(jīng)可設(shè)延時發(fā)出有壓自動合閘命令。其中,同期動作的判斷條件可以選擇投入或退出,若退出,則不加入同期動作條件,僅判斷市電側(cè)電壓、頻率。保護(hù)邏輯如下圖。

 

 

 

圖2 有壓自動合閘保護(hù)邏輯

3 產(chǎn)品方案

本工程線路主要包括市電側(cè)和光伏并網(wǎng)側(cè)兩大部分,由于孤島效應(yīng)在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生,因此需要在并網(wǎng)柜處安裝AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置,利用其頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能保證人員和電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行,整個配電室上圖方案如下:

 

 

 

圖3 配電室上圖方案

針對本項(xiàng)目的一次方案及二次圖紙?jiān)O(shè)計(jì)如下:

 

 

 

圖4 一次方案設(shè)計(jì)圖

 

 

 

圖5 并網(wǎng)柜二次原理圖

4 測試

在與客戶進(jìn)行了有效溝通的基礎(chǔ)上,客戶于2022年1月5日對防孤島保護(hù)裝置的頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能進(jìn)行調(diào)試。

(1)測試儀器和保護(hù)裝置

 

 

圖6 現(xiàn)場AE型繼電保護(hù)測試儀電壓電流接線

 

 

 

 

圖7 AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置一次模擬圖 圖8 現(xiàn)場調(diào)試環(huán)境

(2)頻率突變保護(hù)測試

1)測試項(xiàng)目

根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求,本次頻率突變保護(hù)裝置測試值設(shè)置見表1:

表1 AM5SE-IS頻率突變保護(hù)測試值設(shè)置

接線方式 3PT、3CT
頻率突變投退 投入
頻率突變定值 1.220Hz/S
頻率突變啟動延時 0.200s
頻率突變延時 0.400s
電流判斷來源 測量電流
有流定值 0.100A

2)測試流程

根據(jù)表1所示進(jìn)行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。

先讓斷路器處于合閘狀態(tài),如圖9所示。然后在端子X1.17-X1.18、X1.19-X1.20、X1.21-X1.22上施加57.74V電壓,按照圖10設(shè)置頻率變化率參數(shù),裝置經(jīng)延時保護(hù)跳閘,對應(yīng)的指示燈亮,如圖11所示。

 

 

 

圖9 斷路器合閘狀態(tài)

 

 

 

圖10 頻率突變參數(shù)設(shè)置

 

 

 

圖11 頻率突變保護(hù)動作事件記錄

 

 

(3)有壓自動合閘保護(hù)測試

1)測試項(xiàng)目

根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求,本次有壓自動合閘保護(hù)要求在市電側(cè)和并網(wǎng)側(cè)檢同期的情況下,觸發(fā)有壓自動合閘保護(hù)功能,所以需要有壓自動合閘和同期功能都投入,有壓自動合閘保護(hù)測試值設(shè)置見表2,檢同期測試值設(shè)置見表3:

表2 AM5SE-IS有壓自動合閘測試值設(shè)置

接線方式 3PT、3CT
有壓自動合閘投退 投入
有壓自動合閘定值 50V
有壓自動合閘延時 0.400s
有壓自動合閘頻率上限 50.000Hz
有壓自動合閘頻率下限 49.800Hz

表3 AM5SE-IS檢同期測試值設(shè)置

接線方式 3PT、3CT
同期允許投退 投入
同期控制字 投入
同期穩(wěn)定延時 0.200s
同期對象類型 同頻(環(huán)網(wǎng)合閘)
系統(tǒng)側(cè)通道號 9
系統(tǒng)側(cè)一次電壓 10V
系統(tǒng)側(cè)PT一次值 10V
系統(tǒng)側(cè)PT二次值 100V
待并側(cè)通道號 13
待并側(cè)一次電壓 10V
待并側(cè)PT一次值 10V
待并側(cè)PT二次值 100V
系統(tǒng)側(cè)頻率偏差 0.100Hz
待并側(cè)頻率偏差 0.100Hz
允許正頻差 0.100Hz
允許負(fù)頻差 0.100Hz
允許頻差加速度 1.000Hz/s
同頻并網(wǎng)相角差 5.000°
差頻并網(wǎng)相角差 5.000°
系統(tǒng)側(cè)相角補(bǔ)償 0.000°
同期導(dǎo)前時間 0.100s

2)測試流程

根據(jù)表2、表3所示進(jìn)行現(xiàn)場接線與測試值設(shè)置。

先讓斷路器處于分閘的狀態(tài),如圖12所示,并給合后位開入對應(yīng)的開入量施加信號(AC/DC 220V或AC/DC110V),然后在端子X1.17-X1.18、X1.25-X1.26上分別施加電壓UA=UB=57.74V∠0°,頻率f=49.99Hz,具體設(shè)置如圖13所示。經(jīng)延時,裝置發(fā)出同期合閘及保護(hù)合閘事件記錄,如圖14、圖15、圖16所示。

 

 

 

圖12 斷路器分閘狀態(tài)

 

 

 

圖 13 電壓施加窗口

 

 

 

 

圖14 同期合閘動作事件記錄 圖15 有壓自動合閘動作事件記錄

 

 

 

 

圖16 電壓、頻率遙測顯示

(4)測試結(jié)論

本次測試對AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置進(jìn)行了頻率突變跳閘和有壓自動合閘保護(hù)功能驗(yàn)證,測試結(jié)果均符合用戶技術(shù)要求。AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置的頻率突變跳閘能有效防止線路頻率變化率突變,有壓自動合閘保護(hù)能夠在系統(tǒng)失壓后檢測到有壓,斷路器自動合閘,可以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。

5 結(jié)語

防孤島保護(hù)裝置是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分,許多重要場所0.4kV的低壓變電站都會引入燃油發(fā)電機(jī)或者小型光伏變電站,這些基本為用戶側(cè)自備式電源系統(tǒng),自發(fā)自用,不向中壓電網(wǎng)或高壓電網(wǎng)饋電。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置頻率突變功能可對線路中的頻率變化率進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,當(dāng)檢測到頻率變化率超過了規(guī)定的定值時,裝置發(fā)出頻率突變跳閘命令跳開斷路器。有壓自動合閘功能可做到光伏電站系統(tǒng)欠壓/失壓自動跳閘,檢有壓后自動合閘。這樣既可保證設(shè)備的安全,電網(wǎng)的穩(wěn)定,又可降低人力維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6月版

[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版

[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運(yùn)維解決方案.2021.11月版

 

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