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分布式电源并网保护

/intertie protection of distributed electric resources/
条目作者电佰

电佰

最后更新 2022-01-20
浏览 159
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分布式电源并网点处的继电保护措施。

英文名称
intertie protection of distributed electric resources
所属学科
电气工程

保护应能检测到主电网侧(系统侧)和分布式电源侧发生的故障和其他各种异常情况,并及时将分布式电源与主电网隔离,避免损坏分布式电源发电装置或者危及主电网的正常运行。分布式电源一般以同步电机、感应电机、变流器等形式接入35千伏及以下电压等级电网,其故障情况下的特性与常规电源不同。以变流器形式并网的分布式电源,受控制系统的作用,在外部故障时,对故障点提供的故障电流远低于常规电源,最大短路电流一般限制在其额定电流的1.5倍以下。为解决分布式电源与电网保护和重合闸之间的协调性问题,应限制分布式电源的接入容量、短路容量,或者在并网接入点加装串联电抗器或短路电流限制器来限制短路电流。分布式电源并网保护的配置取决于分布式电源的类型、容量、并网点和并网形式。分布式电源并网保护应与主电网侧保护设置相配合,满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求,且与分布式电源的电压电流与频率响应特性要求协调,包括反孤岛保护、系统故障保护、分布式电源故障保护及其他异常保护。

防止分布式电源并网发电系统非计划持续孤岛运行的继电保护措施。

应能够检测到并网点主电网侧的短路故障(包括单相接地故障)和缺相故障,当发生短路故障和缺相故障时应能迅速将分布式电源从主电网断开。该类保护可由电流差动、过电流、距离、欠电压、过电压、负序电流、负序电压等构成。过电流保护可带电压闭锁或者方向闭锁功能,以提高灵敏性,确保选择性。通过10(6)~35千伏电压等级并网的分布式电源,宜采用专线方式接入电网并配置光纤电流差动保护。在满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求时,线路也可采用“T”接方式,保护由电流、电压元件构成。

分布式电源中的发电机、变压器、变流器应配置可靠的保护装置,以检测自身的故障和其他各种异常状态。当分布式电源设计为不可逆并网方式时,应配置逆向功率保护。

应根据发电机的电压等级和容量,针对定子绕组和励磁回路各种故障,配置欠电压、过电压、欠频率、过频率、过电流、短路、缺相、失步等保护。

应根据变压器的电压等级和容量,针对绕组及其引出线的相间短路、绕组的匝间短路、外部相间短路引起的过电流等,配置电流速断保护、定时限过电流保护,对油浸式变压器还应配置瓦斯保护。

根据变流器的不同类型,宜配置过电流保护、缺相保护、相序错误保护、接地故障保护、过热保护、交直流过/欠电压保护、与主控系统的通信故障保护。采用冷却系统的变流器应设置冷却系统故障保护。变流器应设置电网断电保护,当电网断电时,变流器应停机。变流器应设置恢复并网保护,当由于超限状态导致变流器停止向电网供电后,在电网的电压和频率恢复到正常范围后的一段时间内,变流器不应向电网供电。变流器应设置功率器件故障硬件保护功能,以应对功率电子器件(模块)的断路或者失效。

当分布式电源并网点处发生除故障之外的其他各种异常情况,如电压越限、过负荷、非同期合闸等,应有相应的保护措施。

大容量分布式电源的接入,特别是当其接在接近主电网末端时,随着其出力的变化,可能会使得主电网末端的电压超出允许范围。这一方面需要靠控制手段来解决,另一方面也可安装必要的过电压和欠电压保护来提供告警信号,甚至直接跳开分布式电源。

当分布式电源的出力过大,可能会超出与其相连的线路或变压器的热容量时,宜装设过负荷保护。

为防止分布式电源的非同期并网给主电网和分布式电源本身带来冲击甚至损害,宜在并网点处安装同期检测继电器,但该继电器并不能代替同期合闸控制装置。主电网侧线路重合闸投入时,必须投入检无压元件,以确保分布式电源已经跳开,线路不带电。

在并网技术规范对分布式电源的电压、频率和过电流响应特性提出要求时,电压保护、频率保护和过电流保护的定值应与之协调。

当电网电压过高或者过低时,要求与之相连的分布式电源做出响应。该响应必须确保供电机构维修人员和一般公众的人身安全,同时避免损坏连接设备。当并网点处的电压超出规范规定的范围时,应在相应的时间内停止向电网线路送电。

对于通过380伏电压等级并网的分布式电源,当并网点频率超过49.5~50.2赫运行范围时,应在0.2秒内停止向电网送电。通过10(6)~35千伏电压等级并网的分布式电源应具备一定的耐受系统频率异常的能力,能够在允许的电网频率偏离下运行。

变流器类型分布式电源应具备一定的过电流能力,在120%额定电流以下,变流器类型分布式电源可靠工作时间不小于1分;在120%~150%额定电流内,变流器类型分布式电源连续可靠工作时间应不小于10秒。

  • 努尔丁.有源智能配电网.陶顺,肖湘宁,彭骋,编译.北京:中国电力出版社,2012.

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