防孤島保護存在的意義

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定  201801

1 防孤島保護存在的意義(yi)

      “十四五”規劃奠定國內(nei) 光伏市場需求的整體(ti) 基調。據了解，在能源轉型的目標下，各省可再生能源占比目標都在相應提高，加上近光伏成本下降潛力可期，各省的初步規劃對於(yu) 光伏的發展有著非常積極的推動，尤其是光照資源優(you) 渥的西部以及東(dong) 北地區，各省份年均新增規模高達1GW至5GW。回望剛過去的五年，是中國光伏電站建設快速發展的一段曆程，現在光伏行業(ye) 正昂首闊步邁向新的征程。根據光伏電站電壓等級不同，配置防孤島保護的要求也不一樣。0.4kV~10kV電壓等級分布式光伏電站，隻需逆變器具備快速監測孤島並立即斷開與(yu) 電網連接的能力。而對於(yu) 35kV及以上電壓等級的光伏電站，主電網繼電保護裝置必須保證主電網故障時切除光伏電站，此時應配備孤島保護裝置。防孤島保護：根據《光伏發電站接入電力係統技術規定》GB/T19964-2012第12.3.3條的規定：“光伏發電站應配置獨立的防孤島保護裝置，動作時間應不大於(yu) 2s。”以及《光伏發電站接入電力係統設計規範》GB/T50866-2013第6.3.2條的規定：“光伏發電站需要配置獨立的防孤島保護裝置，保證電網故障及檢修時的安全”。總結規範所述，分布式電源檢測到孤島現場時，應迅速斷開與(yu) 主電網連接的斷路器，斷開連接時間需在2s內(nei) 。以防止光伏電站所發電量與(yu) 用戶站負荷量匹配，形成自發自用的小係統，與(yu) 主電網脫軌。

2 防孤島保護的作用

      防孤島：包含負荷和電源的部分電網，從(cong) 主網脫離後繼續孤立運行的狀態。

      非計劃性孤島現象發生時，由於(yu) 係統供電狀態未知，將造成以下不利影響：①可能危及電網設施維護人員和用戶的人事安全；

      ②幹擾電網的正常合閘；

      ③電網不能控製孤島中的電壓和頻率，從(cong) 而損壞配電設備和用戶設備。

      當發生非計劃性孤島時，由光伏電站側(ce) 防孤島保護裝置動作實現故障切除。同時由於(yu) 發生孤島概率較小，建議光伏電站側(ce) 運行方式能配合電網檢修計劃進行安排。

      防孤島保護是對分布式光伏電站有著重要保護作用的。即當電網出現電壓高、電壓低、頻率高、頻率低故障時，光伏並網斷路器及時跳閘。當電網恢複供電並且電壓和頻率達到允許值時，並網斷路器要自動合閘。這樣的目的是在為(wei) 了國家電網不受太大影響的情況下，盡可能保證光伏的發電效率。部分地區會(hui) 根據當地供電部門的要求對防孤島保護裝置功能進一步完善，比如添加過電流保護、不平衡電壓保護等，這些都是無可厚非的。然而目前市場上有的用戶認為(wei) 逆變器本身就具備防孤島功能，怎麽(me) 還需要單獨加裝防孤島保護。其實防孤島保護裝置剛開始在高壓電壓等級上使用的，不過後來也慢慢使用於(yu) 低壓中。對於(yu) 目前的逆變器來講，當電網電壓被拉高的時候，逆變器還是會(hui) 正常工作的。

3 防孤島保護案例分析

      陝西省白水縣扶貧電站，容量為(wei) 400KWP，變壓器為(wei) 50KWP，在夏季中午發電量比較高的情況下，並網電壓可達到500V左右，此時如果並網開關(guan) 不跳閘，逆變器還是會(hui) 正常運行，但是這樣長期運行勢必會(hui) 對電網有所衝(chong) 擊。

      江蘇南通一生產(chan) 光伏組價(jia) 的廠房自己安裝屋頂光伏來實現自發自用餘(yu) 電上網。然而自從(cong) 安裝光伏發電後，廠房內(nei) 的一些測試儀(yi) 器電源模塊會(hui) 有燒毀的情況發生，造成這個(ge) 原因是電源端不穩定，後采取UPS供電，問題就解決(jue) 了。

      山東(dong) 德州某一光伏電站突然與(yu) 電網解列，後由運維人員發現是係統站內(nei) 主變低壓側(ce) 備自投聯合防孤島保護動作將對側(ce) 站內(nei) 帶有光伏電站的支路聯切，目的就是防止電源端電壓頻率不穩定對用戶站和光伏電站造成影響。當對側(ce) 站供電電源完成切換後，再將光伏電站支路投運，本側(ce) 光伏電站繼續為(wei) 電網送電。

      以上三個(ge) 案例說明，分布式光伏發電輸出電壓一直不太穩定，當並網電壓或頻率出現異常現象，及時準確跳閘也是非常有必要的。

      防孤島保護裝置檢測到係統側(ce) 或本側(ce) 光伏電站母線電壓出現幅值、頻率異常時，保護裝置會(hui) 迅速向並網斷路器發出跳閘命令，從(cong) 而很好的保證了電網電壓異常時不會(hui) 對兩(liang) 側(ce) 主要設備造成衝(chong) 擊，避免事故進一步擴大。

      當光伏電站本側(ce) 出現停電故障時，需要運維人員查找問題點的時候，而與(yu) 對側(ce) 站相連的線路上還帶電，這時會(hui) 出現對側(ce) 站會(hui) 向光伏電站反送電的情況，給本側(ce) 站內(nei) 的運維人員帶來安全隱患。另當對側(ce) 站失電的時候，需要對側(ce) 站內(nei) 運維人員去查找事故點，若此時光伏電站還在正常送電，容易形成非計劃性孤島效應，給對側(ce) 站內(nei) 的運維人員造成安全威脅。配置的防孤島保護裝置在此時發揮作用，當電網側(ce) 或者光伏本側(ce) 任一側(ce) 失電的時候，防孤島保護裝置都會(hui) 迅速向並網斷路器發出跳閘信號，讓斷路器分閘，從(cong) 而很好的保證了光伏兩(liang) 側(ce) 檢修人員的生命安全。

      防孤島保護帶有檢測線路側(ce) PT 失壓自動跳閘、檢測線路PT有壓自動可以合閘的功能，當線路故障解除後，光伏和係統側(ce) 都處於(yu) 正常狀態。這時防孤島保護裝置會(hui) 自動檢測線路PT和母線PT電壓是否一致，並發出合閘命令，將並網斷路器合上，讓線路正常工作，節省人工開操作票等一係列繁雜的手續。

4 防孤島保護的實際應用

防孤島保護裝置保護功能如圖1所示：

      ①電壓頻率過低解列；②電壓頻率過高解列；③零序電壓過高解列；④零序電壓過低解列；⑤母線電壓過高解列；告警功能如下：①常規電壓回路PT 斷線報警；②快速電壓回路PT斷線報警；③母線電壓頻率異常報警。

      主要適用於(yu) 10kV 電壓等級的分布式發電項目，其功能設定依據國家發布的分布式電源並網相關(guan) 標準規範，集成分布式電源並網所需的開關(guan) 設備、保護裝置、測控、通信等功能，滿足分布式電源接入的孤島檢測、自動安全並網、保護及安全隔離等要求。

5 結束語

      綜上所述，防孤島保護對光伏電站接入電網是否穩定起著很大的作用。電力配電網設計人員想要設計出完整的、可行的方案，在設計光伏電站接入方案時，必須要考慮到防孤島保護的配置型式。為(wei) 了保證電網係統正常運行，需要謹慎設置防孤島保護的功能參數，以便於(yu) 提升光伏電站的供電可靠性，繼續為(wei) 當地居民提供源源不斷的、高質量的電能。

作者簡介：簡婷，女，本科，現就職於(yu) 韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 防孤島保護裝置。