并网光伏电站安全与保护

并网光伏电站安全与保护一、基本要求二、过电流与短路保护三、防孤岛效应四、逆功率保护五、恢复并网一、基本要求1、基本原则光伏电站或电网出现异常、故障时，为了保证设备和人身安全，应具有相应的继电保护功能，保证电网和光伏设备的安全运行，确保维修售货员和公众的人身安全。2、基本要求光伏电站应配置相应的安全保护装置，光伏电站的保护应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，与电网的保护相匹配。3、断开点光伏电站必须在逆变器输出汇兑点设置易于操作、可闭锁、且具有明显断开点的并网总断路器，以确保电力设施检修维护售货员的人身安全。4、保护设置并购保护装置主要实现以下保护功能：欠电压保护、过电压保护、低频率保护、高频率保护、过电流保护以及孤岛保护策略等内容。通常大型光伏电站需要设置冗余保护装置，保证发生系统故障时及时处理。二、过电流保护与短路保护1、线路保护光伏电站通过专线接入110KV公用电网时，并网线路应配置光纤电流差动保护；光伏电站通过T接方式接入110KV公用电网时，宜配置三侧光纤电流差动保护。光伏电站通过专线接入10KV公用电网时，并网线路宜配置光纤电流差动保护；光伏电站通过T接方式接入10KV公用电网时，应在光伏电站侧和系统电源侧配置电流速断/过流保护。光伏电站接入400V电网时应配置低压智能断路器，应具有过载长延时、短路短延时、短路瞬时保护功能。2、光伏电站保护光伏电站逆变器应具备过电流与短路保护、防孤岛保护、恢复并网功能等，装置异常时自动脱离系统。所有并网逆变器应全部同时具有被动式检测和主动式检测两种孤岛检测技术。3、过电流保护光伏电站需具备一定的过电流能力，在120%额定电流以下，连续可靠工作时间应不小于1min，在120%-150%额定电流内，光伏电站连续可靠工作应不小于10s。光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150%。三、防孤岛效应1、孤岛效应孤岛效应是指光伏并网逆变器构成的电网从主电网脱离出来，并且在此局部电网中光伏并网逆变器持续给负载供电的一种电气现象。如下图所示，断路器断开时逆变器与RLC负载就构成了一个“孤岛”。当光伏电站与外面大电网的电力同时向某区域供电时，大电网由于某种原因停电时，只有光伏电站供电，此时称之为孤岛效应。这种情况不允许发生，必须切断光伏供电。孤岛现象可分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛更象。(1)非计划性孤岛现象：非计划、不受控制地发生孤岛现象。(2)计划性孤岛现象：计划性孤岛现象按预先配置的控制策略，有计划地发生孤岛现象。防孤岛效应主要是出于安全方面的考虑。防孤岛即禁止非计划性孤岛现象的发生。2、孤岛效应的后果孤岛效应现象会产生比较严重的后果。(1)孤岛中的电压和频率无法控制，会对用电设备造成损坏。(2)孤岛中的线路仍然带电，会对维修人员造成人身危险。(3)当电网恢复正常时有可能造成非同相合闸，导致线路再次跳闸，会对光伏并网逆变器和其他用电设备造成损坏。(4)发生效应时，若负载容量与光伏并网逆变器的容量不匹配，会造成对逆变器的损坏。3、防孤岛要求光伏电站必须具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合。光伏电站的防孤岛保护必须同时主动式检测和被动式两种，应设置至少各一种主动和被动防孤岛保护。光伏电站与电网断开不包括用于监视电网状态的主控和监测电路。(1)主动防孤岛保护方式。主动防孤岛保护方式主要和频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等。(2)被动防孤岛保护方式。被动检测法是通过观察电网的电压、频率以及相位的变化来判断有无孤岛发生。被动检测法只能在电源--负载不匹配程度圈套时才能有效，当光伏电源的功率与局部电网负载的功率接近，导致断电时局部电网的电压和频率变化很小时，被动检测法就会失效。被动防孤岛保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化等。四、逆功率保护1、逆功率保护,如下图所示。(1)检测交流电网(AC380V，50Hz)供电回路三相电压、电流(测量点1)，判断功率流向和功率大小。如果电网供电圈套中出现逆功率现象，防逆流装置立即把光伏并网系统中的接入点断开(控制点3)。(2)当防逆流装置检测到逆功率，切断光伏供电回路后，若测量点1逆功率消失，并且检测到负荷功率(测量点1的正向功率)大于某一合理门限值(可设定二次值，单位为W)时，防逆功率装置把光伏并网系统中的接入点合上(控制点3)。(3)若装置首次通电，在重新对负载送电的过程中，防逆流开关(控制点3)处于断开状态，防逆流装置如果检测到测量点1的电压为正常供电电压，它就把光伏并网系统中的接入点合上(控制点3)，光伏并网系统处于待机并网状态。(4)若测量点1出现电压过高、或者电压过低、电流过高(通过设置参数整定)的情况，则逆功率监控装置在液晶显示上发出报警信息，可通过通信将报警信息上传。测量点2同样安装防逆流装置，监控过程相同，只是测量点位不同。2、要求当光伏电站设计为不可逆并网方式时，应配置逆功率保护设备。当光伏电站设计为小可逆并购方式时，应配置逆向功率保护设备。当检测到逆向电流超过额定输出的5%时，光伏电站应在0.5-2s内停止向电网线路送电。五、恢复并网1、恢复并网实时对外部电网的电压、相位、频率、直流输入及交流输出的电压、电流等信号进行检测，当故障原因消失、电网恢复正常时，并网逆变器并不会立即投入运行，而是需要持续检测电网信号在一段时间内完全正常，