太陽(yáng)能光伏電站光伏并網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

太陽(yáng)能光伏電站光伏并網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第一節(jié)變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器是整個(gè)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中重要的設(shè)備，對(duì)變壓器及其線路的保護(hù)能極大的提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。1主要保護(hù)功能設(shè)計(jì)裝置應(yīng)具有完整性、成套性。裝置應(yīng)能反映變壓器各種故障及異常狀態(tài)，并動(dòng)作于跳閘或給出型號(hào)。裝置中不同種類(lèi)保護(hù)功能應(yīng)設(shè)置方便的投退功能。裝置應(yīng)具有必要的實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)控功能。裝置應(yīng)具有自恢復(fù)功能，當(dāng)軟件工作不正常時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)，恢復(fù)后仍不能正常工作時(shí)，應(yīng)能發(fā)出裝置異常信號(hào)或信息，而裝置不應(yīng)誤動(dòng)。裝置應(yīng)具有在線自動(dòng)檢測(cè)功能，包括對(duì)裝置硬件損壞、功能失效和二次電路異常運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)。裝置的任一元件（出口繼電器可除外）損壞后，裝置不應(yīng)誤動(dòng)作跳閘，且自動(dòng)檢測(cè)電路應(yīng)能發(fā)出告警或裝置異常信號(hào)，并給出有關(guān)信息指明損壞元件的所在部分，在最不利情況下應(yīng)能將故障定位至模塊（插件）。裝置的所有外接電路不應(yīng)與裝置的弱點(diǎn)電路有直接電氣上的聯(lián)系。針對(duì)不同電路，應(yīng)采用隔離措施。裝置應(yīng)具有自動(dòng)對(duì)時(shí)功能。裝置宜提供中文界面，人機(jī)界面應(yīng)友好。裝置與廠站自動(dòng)化系統(tǒng)的配合與接口。與廠、站自動(dòng)化系統(tǒng)通信的裝置應(yīng)能送出或接受以下類(lèi)型的信息：裝置的識(shí)別信息；開(kāi)關(guān)量的輸入；異常信號(hào)；故障信息；模擬量測(cè)量值；裝置的定值；與自動(dòng)化系統(tǒng)的有關(guān)控制信息和時(shí)鐘對(duì)時(shí)命令等。裝置與廠、站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的歸檔、遵循統(tǒng)一的規(guī)約以滿足數(shù)據(jù)通信互聯(lián)性、互操作性和互換性的要求。裝置應(yīng)設(shè)置時(shí)鐘電路，當(dāng)裝置失電時(shí)，時(shí)鐘電路應(yīng)能正常工作；裝置應(yīng)設(shè)置與外部準(zhǔn)授時(shí)源數(shù)據(jù)接口；在廠、站自動(dòng)化系統(tǒng)中。當(dāng)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步并滿足同步要求，裝置可不采取其他同步措施。裝置應(yīng)設(shè)置能與計(jì)算機(jī)相連的通信接口，并為計(jì)算機(jī)通過(guò)必要的功能軟件。例如通信及維護(hù)軟件、定值整定輔助軟件故障記錄分析軟件、調(diào)試輔助軟件等。裝置外接開(kāi)關(guān)量的輸入電壓不宜采用弱點(diǎn)。使用于110KV及以上電壓等級(jí)變壓器的非電量保護(hù)應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，并具有獨(dú)立的電源和跳閘出口電路。裝置應(yīng)可靠反映其動(dòng)作和告警信號(hào)。跳閘出口應(yīng)能自保持，直至斷路器斷開(kāi)。2變壓器保護(hù)整定原則變壓器保護(hù)按變壓器內(nèi)部故障能快速切除，對(duì)區(qū)外故障可靠不誤動(dòng)的原則整定。2.1.1瓦斯保護(hù)：(1)、輕瓦斯按250CM3整定，保護(hù)動(dòng)作后只發(fā)信號(hào)。

重瓦斯保護(hù)按油流速1米／秒整定，跳高低兩側(cè)開(kāi)關(guān)。(2)、壓力釋放，跳高低兩側(cè)開(kāi)關(guān)。(3)、上層油溫850C報(bào)警。2.1.2差動(dòng)保護(hù)：(1)、常規(guī)型差動(dòng)保護(hù)按躲過(guò)最嚴(yán)重外部故障的最大不平衡電流,變壓器空投時(shí)的最大勵(lì)磁涌流及電流互感器飽和等因素計(jì)算，跳高低兩側(cè)開(kāi)關(guān)。(2)、變壓器保護(hù)一般配置微機(jī)型比率差動(dòng)保護(hù)，且應(yīng)具有二次諧波制動(dòng)功能，以防止變壓器空投或者故障切除后恢復(fù)。電壓造成變壓器勵(lì)磁涌流過(guò)大造成保護(hù)誤動(dòng):a、一般制動(dòng)系數(shù)為0.15-0.2之間，一般取0.15或者更小0.1，減小誤動(dòng)率。b、差動(dòng)門(mén)檻值整定按躲變壓器最大負(fù)荷情況下的最大不平衡電流計(jì)算，一般整定為1.25～5.0A。c、比率制動(dòng)系數(shù)一般取0.5。d、制動(dòng)電流一般取1A，突變量啟動(dòng)電流一般為1A，還需考慮裝置的具體性能。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳高低兩側(cè)開(kāi)關(guān)。(3)、微機(jī)型差動(dòng)速斷定值按躲過(guò)最嚴(yán)重外部故障的最大不平衡電流,變壓器空投時(shí)的最大勵(lì)磁涌流及電流互感器飽和等因素計(jì)算，一般勵(lì)磁涌流取為變壓器額定電流，保證本側(cè)故障有靈敏度情況下適當(dāng)提高定值，整定約10～20A。2.2主變后備保護(hù)(1)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)，電流元件一般安裝在電源側(cè)，電流定值按主變35kV側(cè)額定電流整定，(若受CT變比限制，且近期負(fù)荷電流較小，可按CT一次額定電流整定)；低電壓閉鎖元件定值一般取躲正常運(yùn)行時(shí)最低運(yùn)行電壓整定，且應(yīng)校驗(yàn)其動(dòng)作定值在保護(hù)安裝處有靈敏度整定，靈敏度要大于測(cè)量元件靈敏度，電壓取自線電壓；負(fù)序電壓閉鎖元件定值按躲正常運(yùn)行時(shí)最大不平衡電壓整定6~8%Ue，一般取6~8V。對(duì)設(shè)置有兩時(shí)限跳閘的后備保護(hù)，對(duì)單臺(tái)運(yùn)行，第一時(shí)限跳地壓側(cè)，第二時(shí)限跳主變高壓側(cè)；對(duì)兩臺(tái)并列運(yùn)行變壓器，第一時(shí)限跳主變地壓側(cè)10kV母分，第二時(shí)限跳主變高壓側(cè)。(2)、復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)電流保護(hù)可經(jīng)控制字選擇投退，需校驗(yàn)是否需要方向元件來(lái)閉鎖。一般情況為了防止方向元件拒動(dòng)造成保護(hù)越級(jí)跳閘，方向一般不投。如果復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)電流保護(hù)的電流定值在主變低壓側(cè)兩相短路故障下靈敏度足夠，一般退出復(fù)壓閉鎖元件。(3)、過(guò)電流保護(hù)。電流定值按躲過(guò)主變可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，并且要與相鄰保護(hù)相配合；靈敏度校驗(yàn)按變壓器低壓母線故障時(shí)最小短路電流計(jì)算，靈敏度要求大于2.0。(4)、35KV側(cè)過(guò)負(fù)荷電流元件按1.1倍主變35kV側(cè)額定電流整定。時(shí)間元件取9秒。作發(fā)信用。主變過(guò)負(fù)荷有載調(diào)壓閉鎖定值確定：對(duì)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行時(shí)定值取Idz=85%Ie，對(duì)單臺(tái)主變運(yùn)行時(shí)，動(dòng)作電Idz=1.2Ie。3變壓器的保護(hù)裝置的選擇微機(jī)變壓器保護(hù)裝置，針對(duì)光伏行業(yè)的變壓器主要是10KV及35KV的變壓器，設(shè)備應(yīng)包含功能為：三段式復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)/反時(shí)限過(guò)流保護(hù)/兩段定時(shí)限負(fù)序過(guò)流保護(hù)/高壓側(cè)定時(shí)限零序過(guò)流保護(hù)/低壓側(cè)定時(shí)限零序過(guò)流保護(hù)/低壓側(cè)反時(shí)限零序過(guò)流保護(hù)/過(guò)負(fù)荷保護(hù)/過(guò)電壓保護(hù)/低電壓保護(hù)/非電量保護(hù)/FC閉鎖/4-20mA輸出/測(cè)量。微機(jī)線路保護(hù)測(cè)控裝置：放置在廠用電變壓器室內(nèi)，為三段式過(guò)流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng),可帶方向)/三段式零序過(guò)流保護(hù)(可帶方向)/過(guò)負(fù)荷保護(hù)/重合閘/檢同期手合/合閘加速保護(hù)/低周減載/低壓減載/小電流接地選線/測(cè)量在系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)及方案的制定中必須要充分考慮系統(tǒng)設(shè)備的可靠性、可維修性和可擴(kuò)性，采用模塊化、冗余設(shè)計(jì)。第二節(jié)線路保護(hù)1線路保護(hù)功能1）電流速斷保護(hù)（帶低電壓閉鎖）2）電流限時(shí)速斷保護(hù)（帶低電壓閉鎖）3）過(guò)流保護(hù)（帶低電壓閉鎖，可選反時(shí)限）4）三相一次重合閘(檢同期、檢無(wú)壓或不檢)5）過(guò)流后加速保護(hù)6）低頻低壓減載7）小電流接地選線8）過(guò)負(fù)荷告警9）PT斷線告警10)CT斷線告警11）控制回路斷線告警12）故障錄波2遠(yuǎn)動(dòng)功能1）測(cè)量量：UA、UB、UC、IA、IB、IC、P、Q、COSФ，上送量可根據(jù)用戶要求選送2）遙信狀態(tài)：一個(gè)斷路器位置，兩個(gè)刀閘位置等12路遙信開(kāi)入3）開(kāi)關(guān)量事件：彈簧未儲(chǔ)能、壓力異常報(bào)警，壓力異常閉鎖4）遙脈：本線路有功，無(wú)功電量5）遙控：本線路遙跳遙合,小電流接地試跳3、斷路器控制：完整操作回路。4、通訊功能裝置具有網(wǎng)口或串口等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的通信模式。第三節(jié)低壓配電保護(hù)設(shè)計(jì)根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50054-95)規(guī)定：“配電線路采用的上下級(jí)保護(hù)電器，其動(dòng)作應(yīng)具有選擇性；各級(jí)之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。但對(duì)于非重要負(fù)荷的保護(hù)電器，可采用無(wú)選擇性切斷。”但是在實(shí)際的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)下級(jí)配電回路發(fā)生大短路電流的短路故障時(shí)，即使其上級(jí)保護(hù)裝有帶短延時(shí)的所謂三階段保護(hù)斷路器，也往往無(wú)選擇性地越級(jí)跳閘，造成大面積停電，甚至導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這主要由于當(dāng)配電回路阻抗小時(shí)，下級(jí)回路的短路電流超過(guò)上級(jí)斷路器的瞬動(dòng)整定植，使瞬動(dòng)保護(hù)越級(jí)動(dòng)作而短延時(shí)保護(hù)不起作用的緣故。1配電系統(tǒng)選擇性保護(hù)措施1.1保護(hù)措施為了避免斷路器越級(jí)跳閘的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)上采用從逆變輸出至主站房間三級(jí)配電，即逆變輸出至升壓變壓器低壓側(cè)、升壓變壓器高壓側(cè)至高壓母線側(cè)、高壓母線至送出端。使各級(jí)斷路器的瞬動(dòng)保護(hù)整定值相差很大，從而保證了上下級(jí)瞬動(dòng)保護(hù)的選擇性。還可以采用多級(jí)配電方式，但只在末端斷路器上裝有短路瞬動(dòng)保護(hù)，而其他各級(jí)斷路器都只有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路短延時(shí)保護(hù)，它靠短延時(shí)上下級(jí)的時(shí)間差來(lái)保證短路保護(hù)動(dòng)作的選擇性。這樣做雖然可以避免斷路器越級(jí)跳閘，但當(dāng)斷路器的出口處發(fā)生短路故障時(shí)，除末端斷路器外，其他各級(jí)斷路器均不能瞬時(shí)動(dòng)作而只能延時(shí)動(dòng)作。1.2區(qū)域選擇性聯(lián)鎖技術(shù)為了較好地解決配電系統(tǒng)短路保護(hù)的選擇性問(wèn)題，國(guó)際上提出了區(qū)域選擇性聯(lián)鎖技術(shù)ZSI(ZoneSelectiveInterlocking)。區(qū)域選擇性聯(lián)鎖技術(shù)是指輻射式電網(wǎng)中各級(jí)斷路器脫扣器之間通過(guò)通信或數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)選擇性跳閘。假設(shè)一系統(tǒng)系統(tǒng)為三級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)，第二級(jí)斷路器K1、K2、K3和第一級(jí)主斷路器K聯(lián)鎖，第三級(jí)斷路器K4、K5和上級(jí)斷路器K1聯(lián)鎖，三級(jí)斷路器的延時(shí)時(shí)間分別設(shè)置為0.4s、0.2s、0.1s。假設(shè)第三極一A點(diǎn)發(fā)生故障，K4檢測(cè)到故障電流，可瞬時(shí)動(dòng)作，同時(shí)K4向K1發(fā)出等待命令，使K1的瞬動(dòng)元件鎖定，并進(jìn)入0.2s短延時(shí)，K1也檢測(cè)到故障電流，向K發(fā)出等待命令，使K進(jìn)入0.4s短延時(shí)。當(dāng)B點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，K1檢測(cè)到故障電流，向K發(fā)出等待命令，使K的瞬動(dòng)元件鎖定，并進(jìn)入0.4s短延時(shí)，同時(shí)由于K1未收到下級(jí)發(fā)送的等待命令，K1短延時(shí)將不會(huì)啟動(dòng)，K1瞬時(shí)脫扣切除故障。當(dāng)C點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，由于K未收到下級(jí)發(fā)送的等待命令，K斷路器將瞬時(shí)脫扣，線路將不再承受0.4s的短路電流沖擊。2保護(hù)設(shè)備的設(shè)計(jì)2.1電涌保護(hù)器（1）開(kāi)關(guān)型SPD，又稱(chēng)雷電流避雷器，這種SPD在沒(méi)有電涌時(shí)為高阻抗，但一旦響應(yīng)電壓電涌時(shí)其阻抗就突變?yōu)榈椭?，用作這種非線性裝置的常見(jiàn)例子有放電間隙，氣體放電管，閘流晶體管（可控硅）及三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)。這類(lèi)SPD有時(shí)稱(chēng)為克羅巴型SPD。（2）限壓型SPD，這種SPD在沒(méi)有電涌時(shí)為高阻抗，但隨著電涌電流和電壓的增加其阻抗會(huì)不斷減小，用作這類(lèi)非線性組件的例子是壓敏電阻和抑制二極管，這類(lèi)SPD有時(shí)稱(chēng)為箝壓型SPD。（3）聯(lián)合型SPD，這種SPD由電壓開(kāi)關(guān)型部件和限壓型部件聯(lián)合組裝在一起，根據(jù)二者的聯(lián)合參數(shù)和應(yīng)用電壓特性可組合裝成具有電壓開(kāi)關(guān)﹑限壓或這兩種特性兼有的聯(lián)合型SPD。2.2電涌保護(hù)器性能指標(biāo)（1）最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc：可以持續(xù)施加于電涌保護(hù)器的最大交流有效值電壓或最大直流電壓，等于電涌保護(hù)器的額定電壓。（2）沖擊電流Iimp：用于電源的第一級(jí)保護(hù)SPD，反映了SPD的耐直擊雷能力（采用10/350μs波形）。包括幅值電流Ipeak和電荷Q，其值可根據(jù)建筑物防雷等級(jí)和進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施（導(dǎo)電物、電力線、通訊線等）進(jìn)行分流計(jì)算。（3）標(biāo)稱(chēng)放電電流In：流過(guò)SPD的8/20μs電流波的峰值電流，用于對(duì)SPD做Ⅱ級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)或做Ⅰ級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)的預(yù)處理。對(duì)于Ⅰ級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)In不小于15KA，對(duì)于Ⅱ級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)In不小于5KA。（4）保護(hù)電壓水平Up:在標(biāo)稱(chēng)放電電流（In）下的殘壓，又稱(chēng)SPD的最大鉗壓，對(duì)于電源保護(hù)器而言，可分為一、二、三、四級(jí)保護(hù)，保護(hù)級(jí)別決定其安裝位置，在信息系統(tǒng)中保護(hù)級(jí)別需與被保護(hù)系統(tǒng)和設(shè)備的耐壓能力相匹配。2.3電涌保護(hù)器主要性能指標(biāo)的確定2.3.1SPD的電壓保護(hù)水平Up的選擇最大電涌電壓，即SPD的最大箝壓（Up）加上其兩端的引線的感應(yīng)電壓（UL）應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓相一致，即：Up+UL≤設(shè)備耐沖擊過(guò)電壓水平。無(wú)論對(duì)遠(yuǎn)處雷擊,直接雷擊或操作過(guò)電壓,均不應(yīng)大于國(guó)標(biāo)的Ⅱ類(lèi),即對(duì)于220/380V電氣裝置Up值不應(yīng)大于2.5kV。2.3.2SPD的雷擊沖擊電流Imp及標(biāo)稱(chēng)放電電流In的確定：

在已具備防雷裝置的情況下使用SPD防止直接雷擊或在建筑物臨近處被雷擊引起的瞬態(tài)過(guò)電壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)雷電防護(hù)區(qū)分區(qū)的原則選用I級(jí)試驗(yàn)、Ⅱ級(jí)試驗(yàn)、Ⅲ級(jí)試驗(yàn)的SPD。確定SPD的雷擊沖擊電流Imp