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安科瑞電氣股份有限公司
中級(jí)會(huì)員 | 第2年

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電量傳感器
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主動(dòng) - 被動(dòng)混合防孤島保護(hù)在光伏項(xiàng)目中的應(yīng)用與效果分析

時(shí)間:2026/7/1閱讀:518
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摘要:隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在分布式能源領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,孤島效應(yīng)防護(hù)是保障光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。本文以福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)澤勝翔安火炬園 10/0.4kV 光伏項(xiàng)目為工程實(shí)例,詳細(xì)闡述 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置的應(yīng)用方案。該裝置通過頻率突變跳閘與有壓自動(dòng)合閘核心功能,可快速識(shí)別孤島現(xiàn)象并切除并網(wǎng)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)的安全脫離,同時(shí)具備失壓跳閘、檢有壓自動(dòng)合閘能力?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明,裝置各項(xiàng)保護(hù)功能精準(zhǔn)可靠,能夠有效保障電站設(shè)備安全與運(yùn)維人員人身安全,提升供電穩(wěn)定性,降低人力維護(hù)成本,為低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島防護(hù)提供了實(shí)用解決方案。



關(guān)鍵詞:光伏并網(wǎng)系統(tǒng);防孤島保護(hù);孤島效應(yīng);頻率突變;有壓自動(dòng)合閘
01
一、引言


在 “雙碳" 目標(biāo)下,光伏發(fā)電作為清潔能源的重要形式,已成為分布式能源系統(tǒng)的核心組成部分。用戶側(cè)自備式光伏電站多采用自發(fā)自用模式,不向高壓電網(wǎng)饋電,但其并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生孤島效應(yīng) —  即電網(wǎng)斷電后,光伏系統(tǒng)仍向局部負(fù)載持續(xù)供電,形成獨(dú)立供電孤島。孤島效應(yīng)不僅會(huì)損壞用電設(shè)備、干擾電網(wǎng)檢修,更會(huì)危及運(yùn)維人員生命安全。因此,配置高性能防孤島保護(hù)裝置,是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要保障。
本文結(jié)合福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)實(shí)際工程項(xiàng)目,介紹 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置的功能原理、工程應(yīng)用方案及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證,為同類低壓光伏并網(wǎng)工程的孤島防護(hù)提供參考。
02
二、企業(yè)與項(xiàng)目概況


福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)有限公司成立于2008年4月,占地面積42486平方米,總建筑面積61548平方米,是集電力勘察設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備制造、電力工程建設(shè)于一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。作為國(guó)網(wǎng)公司供配電設(shè)施入圍單位,集團(tuán)服務(wù)于大型央企、房企、工業(yè)及商業(yè)企業(yè)、市政項(xiàng)目,核心提供變配電系統(tǒng)解決方案,產(chǎn)品涵蓋安全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預(yù)裝式變電站等。集團(tuán)現(xiàn)有員工500余人,年業(yè)績(jī)近10億元,累計(jì)承接大型電力工程1600余項(xiàng),均安全穩(wěn)定運(yùn)行,是國(guó)內(nèi)具競(jìng)爭(zhēng)力的電力工程EPC總承包企業(yè)。
本次應(yīng)用項(xiàng)目為澤勝翔安火炬園10/0.4kV光伏工程,屬于典型用戶側(cè)低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng),需配置專用防孤島保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)孤島快速切除與供電自動(dòng)恢復(fù)。
03
三、產(chǎn)品功能需求分析


針對(duì)本光伏項(xiàng)目運(yùn)行特性,防孤島保護(hù)裝置需滿足兩大核心保護(hù)需求,兼顧安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性:

(一)頻率突變跳閘保護(hù)

光伏系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),電網(wǎng)頻率保持穩(wěn)定平衡。當(dāng)孤島現(xiàn)象發(fā)生或電網(wǎng)異常擾動(dòng)時(shí),線路頻率會(huì)急劇波動(dòng),頻率變化率超出安全閾值,不僅降低供電質(zhì)量、損壞用電設(shè)備,還會(huì)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)檢修人員安全。
裝置需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路頻率變化率(df/dt),滿足線路有流線路有壓且斷路器合閘條件時(shí),若頻率變化率超過設(shè)定定值,經(jīng)可整定延時(shí)快速發(fā)出跳閘命令,跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān),切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接,從根源上消除孤島隱患。
圖片
頻率突變保護(hù)邏輯

(二)有壓自動(dòng)合閘保護(hù)

為實(shí)現(xiàn)無人值守、降低運(yùn)維成本,裝置需具備智能通斷控制能力:當(dāng)電網(wǎng)欠壓、失壓時(shí),自動(dòng)跳開斷路器,保障設(shè)備安全;當(dāng)電網(wǎng)電壓、頻率恢復(fù)正常,且滿足同期條件(可投退)時(shí),經(jīng)延時(shí)自動(dòng)發(fā)出合閘命令,恢復(fù)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)供電。
該功能無需人工操作,即可實(shí)現(xiàn)失壓跳閘→檢有壓→自動(dòng)合閘的全流程控制,既保證電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定,又大幅減少人力維護(hù)投入,適配分布式光伏項(xiàng)目運(yùn)維需求。
圖片
有壓自動(dòng)合閘保護(hù)邏輯
04
四、工程應(yīng)用方案


本項(xiàng)目光伏并網(wǎng)系統(tǒng)分為市電側(cè)與光伏并網(wǎng)側(cè)兩部分,孤島效應(yīng)為主要安全風(fēng)險(xiǎn),因此在并網(wǎng)柜核心位置安裝 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置,構(gòu)建完整的孤島防護(hù)體系。
圖片
配電室上圖方案
裝置通過采集線路電壓、電流、頻率、相位等電氣量,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài):正常并網(wǎng)時(shí),持續(xù)監(jiān)測(cè)頻率變化率,無異常則保持運(yùn)行;當(dāng)頻率突變超標(biāo),立即執(zhí)行跳閘動(dòng)作,切斷并網(wǎng)點(diǎn);電網(wǎng)恢復(fù)正常后,自動(dòng)檢測(cè)電壓、頻率及同期條件,滿足要求后自動(dòng)合閘,恢復(fù)并網(wǎng)。整套方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、響應(yīng)迅速,適配 10/0.4kV 低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行要求。
圖片
一次方案設(shè)計(jì)圖
05
五、現(xiàn)場(chǎng)功能測(cè)試


為驗(yàn)證裝置性能,項(xiàng)目于 2022 年 1 月 5 日開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,采用 AE 型繼電保護(hù)測(cè)試儀,對(duì)頻率突變跳閘、有壓自動(dòng)合閘兩大核心功能進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試。

(一)測(cè)試條件

測(cè)試儀器:AE 型繼電保護(hù)測(cè)試儀;

測(cè)試對(duì)象:AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置;

測(cè)試環(huán)境:項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際配電室,模擬真實(shí)運(yùn)行工況。
圖片
現(xiàn)場(chǎng)AE型繼電保護(hù)測(cè)試儀電壓電流接線

(二)頻率突變保護(hù)測(cè)試

  1. 參數(shù)設(shè)置

    接線方式:3PT、3CT;頻率突變功能:投入;頻率突變定值:1.220Hz/S;啟動(dòng)延時(shí):0.200s;動(dòng)作延時(shí):0.400s;電流判斷來源:測(cè)量電流;有流定值:0.100A。
  2. 測(cè)試流程

    將斷路器置于合閘狀態(tài),在裝置對(duì)應(yīng)電壓端子施加 57.74V 額定電壓,按定值設(shè)置頻率變化率參數(shù)。裝置經(jīng)設(shè)定延時(shí)后,準(zhǔn)確觸發(fā)保護(hù)跳閘,對(duì)應(yīng)指示燈正常點(diǎn)亮,動(dòng)作時(shí)間與邏輯符合設(shè)計(jì)要求。
  3. 圖片
    斷路器合閘狀態(tài)

(三)有壓自動(dòng)合閘保護(hù)測(cè)試

  1. 參數(shù)設(shè)置

    投入有壓自動(dòng)合閘與同期功能,市電側(cè)、并網(wǎng)側(cè)按同期條件配置電壓、頻率參數(shù),滿足電壓幅值、頻率、相位同步要求。
  2. 測(cè)試流程

    將斷路器置于分閘狀態(tài),施加合后位開入量信號(hào)(AC/DC 220V/110V),在兩側(cè)電壓端子分別施加 57.74V∠0° 電壓、49.99Hz 頻率。裝置經(jīng)延時(shí)后,準(zhǔn)確發(fā)出同期合閘與保護(hù)合閘命令,事件記錄完整,動(dòng)作邏輯正確。
  3. 圖片
    電壓施加窗口

(四)測(cè)試結(jié)論

本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試全面驗(yàn)證了 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置的核心功能:
  1. 頻率突變跳閘功能響應(yīng)精準(zhǔn),可快速識(shí)別頻率異常波動(dòng),有效防范孤島效應(yīng);

  2. 有壓自動(dòng)合閘功能動(dòng)作可靠,實(shí)現(xiàn)失壓自動(dòng)脫網(wǎng)、有電自動(dòng)并網(wǎng)的智能控制;

  3. 裝置各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足用戶技術(shù)要求,可穩(wěn)定應(yīng)用于本光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。

  4. 圖片

    電電壓壓,頻率要測(cè)電壓,頻率要測(cè)
06
六、結(jié)語


防孤島保護(hù)裝置是低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的安全屏障,尤其適用于用戶側(cè)自備式光伏電站。本文應(yīng)用的 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置,以頻率突變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有壓自動(dòng)智能通斷為核心優(yōu)勢(shì),既能在孤島發(fā)生時(shí)快速切除并網(wǎng)點(diǎn),保障電站設(shè)備與運(yùn)維人員安全,又能實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)并網(wǎng),降低運(yùn)維成本。
本項(xiàng)目實(shí)踐證明,該裝置性能可靠、功能實(shí)用適配 10/0.4kV 低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)需求,為分布式光伏發(fā)電的安全高效運(yùn)行提供了有力技術(shù)支撐,具有良好的工程推廣價(jià)值。



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