太阳能光伏电站光伏并网系统保护系统设计方案.doc

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1、太阳能光伏电站光伏并网系统保护系统设计方案第一节 变压器保护设计变压器是整个光伏并网系统中重要的设备，对变压器及其线路的保护能极大的提高系统的安全性和稳定性。1 主要保护功能设计1) 装置应具有完整性、成套性。装置应能反映变压器各种故障及异常状态，并动作于跳闸或给出型号。2) 装置中不同种类保护功能应设置方便的投退功能。3) 装置应具有必要的实时参数监控功能。4) 装置应具有自恢复功能，当软件工作不正常时，应能自动恢复，恢复后仍不能正常工作时，应能发出装置异常信号或信息，而装置不应误动。5) 装置应具有在线自动检测功能，包括对装置硬件损坏、功能失效和二次电路异常运行状态的自动检测。6) 装置的

2、任一元件（出口继电器可除外）损坏后，装置不应误动作跳闸，且自动检测电路应能发出告警或装置异常信号，并给出有关信息指明损坏元件的所在部分，在最不利情况下应能将故障定位至模块（插件）。7) 装置的所有外接电路不应与装置的弱点电路有直接电气上的联系。针对不同电路，应采用隔离措施。8) 装置应具有自动对时功能。9) 装置宜提供中文界面，人机界面应友好。10) 装置与厂站自动化系统的配合与接口。与厂、站自动化系统通信的装置应能送出或接受以下类型的信息： 装置的识别信息； 开关量的输入； 异常信号； 故障信息； 模拟量测量值； 装置的定值； 与自动化系统的有关控制信息和时钟对时命令等。装置与厂、站自动化系

3、统的通信按相关标准的归档、遵循统一的规约以满足数据通信互联性、互操作性和互换性的要求。 装置应设置时钟电路，当装置失电时，时钟电路应能正常工作； 装置应设置与外部准授时源数据接口； 在厂、站自动化系统中。当采用网络通信技术实现时钟同步并满足同步要求，装置可不采取其他同步措施。 装置应设置能与计算机相连的通信接口，并为计算机通过必要的功能软件。例如通信及维护软件、定值整定辅助软件故障记录分析软件、调试辅助软件等。 装置外接开关量的输入电压不宜采用弱点。 使用于110KV及以上电压等级变压器的非电量保护应相对独立，并具有独立的电源和跳闸出口电路。装置应可靠反映其动作和告警信号。 跳闸出口应能自保持

4、，直至断路器断开。2 变压器保护整定原则2.1 变压器保护按变压器内部故障能快速切除，对区外故障可靠不误动的原则整定。2.1.1瓦斯保护： (1)、轻瓦斯按250CM3整定，保护动作后只发信号。重瓦斯保护按油流速1 米秒整定，跳高低两侧开关。(2)、压力释放，跳高低两侧开关。(3)、上层油温85 0C报警。2.1.2差动保护：(1)、常规型差动保护按躲过最严重外部故障的最大不平衡电流,变压器空投时的最大励磁涌流及电流互感器饱和等因素计算，跳高低两侧开关。(2)、变压器保护一般配置微机型比率差动保护，且应具有二次谐波制动功能，以防止变压器空投或者故障切除后恢复。电压造成变压器励磁涌流过大造成保护

5、误动:a、一般制动系数为0.15-0.2之间，一般取0.15或者更小0.1，减小误动率。b、差动门槛值整定按躲变压器最大负荷情况下的最大不平衡电流计算，一般整定为 1.25 5.0A。c、比率制动系数一般取0.5。d、制动电流一般取1A，突变量启动电流一般为1A，还需考虑装置的具体性能。差动保护动作跳高低两侧开关。(3)、微机型差动速断定值按躲过最严重外部故障的最大不平衡电流,变压器空投时的最大励磁涌流及电流互感器饱和等因素计算，一般励磁涌流取为变压器额定电流，保证本侧故障有灵敏度情况下适当提高定值，整定约10 20A。2.2主变后备保护(1) 复合电压闭锁过电流保护，电流元件一般安装在电源侧

6、，电流定值按主变 35kV侧额定电流整定，(若受 CT 变比限制，且近期负荷电流较小，可按 CT 一次额定电流整定)；低电压闭锁元件定值一般取躲正常运行时最低运行电压整定，且应校验其动作定值在保护安装处有灵敏度整定，灵敏度要大于测量元件灵敏度，电压取自线电压；负序电压闭锁元件定值按躲正常运行时最大不平衡电压整定68%Ue，一般取68V。对设置有两时限跳闸的后备保护，对单台运行，第一时限跳地压侧，第二时限跳主变高压侧；对两台并列运行变压器，第一时限跳主变地压侧10kV母分，第二时限跳主变高压侧。(2)、复合电压闭锁方向过电流保护可经控制字选择投退，需校验是否需要方向元件来闭锁。一般情况为了防止方

7、向元件拒动造成保护越级跳闸，方向一般不投。如果复合电压闭锁方向过电流保护的电流定值在主变低压侧两相短路故障下灵敏度足够，一般退出复压闭锁元件。(3)、过电流保护。电流定值按躲过主变可能出现的最大负荷电流，并且要与相邻保护相配合；灵敏度校验按变压器低压母线故障时最小短路电流计算，灵敏度要求大于2.0。(4)、35KV侧过负荷电流元件按 1.1 倍主变 35kV侧额定电流整定。时间元件取 9 秒。作发信用。主变过负荷有载调压闭锁定值确定：对两台主变并列运行时定值取Idz=85%Ie，对单台主变运行时，动作电Idz=1.2Ie。3 变压器的保护装置的选择微机变压器保护装置，针对光伏行业的变压器主要是

8、10KV及35KV的变压器，设备应包含功能为：三段式复合电压过流保护/ 反时限过流保护/ 两段定时限负序过流保护/ 高压侧定时限零序过流保护/ 低压侧定时限零序过流保护/ 低压侧反时限零序过流保护/ 过负荷保护/ 过电压保护/ 低电压保护/ 非电量保护/ FC 闭锁/ 4-20mA 输出/测量。微机线路保护测控装置：放置在厂用电变压器室内，为三段式过流保护(可经复合电压启动,可带方向) / 三段式零序过流保护(可带方向) / 过负荷保护/ 重合闸/ 检同期手合/ 合闸加速保护/ 低周减载/ 低压减载/ 小电流接地选线/ 测量在系统的硬件和软件设计及方案的制定中必须要充分考虑系统设备的可靠性、可

9、维修性和可扩性，采用模块化、冗余设计。第二节 线路保护1线路保护功能1）电流速断保护（带低电压闭锁）2）电流限时速断保护（带低电压闭锁）3）过流保护（带低电压闭锁，可选反时限）4）三相一次重合闸(检同期、检无压或不检)5）过流后加速保护6）低频低压减载7）小电流接地选线8）过负荷告警9）PT断线告警10) CT断线告警11）控制回路断线告警12）故障录波2 远动功能1）测量量：UA、UB、UC、IA、IB、IC、P、Q、COS，上送量可根据用户要求选送2）遥信状态：一个断路器位置，两个刀闸位置等12路遥信开入3）开关量事件：弹簧未储能、压力异常报警，压力异常闭锁4）遥脉 ：本线路有功，无功电量

10、5）遥控 ：本线路遥跳遥合,小电流接地试跳3、断路器控制：完整操作回路。4、通讯功能装置具有网口或串口等标准规约的通信模式。第三节 低压配电保护设计根据低压配电设计规范(GB50054-95)规定：“配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。”但是在实际的低压配电系统设计中，当下级配电回路发生大短路电流的短路故障时，即使其上级保护装有带短延时的所谓三阶段保护断路器，也往往无选择性地越级跳闸，造成大面积停电，甚至导致了巨大的经济损失。这主要由于当配电回路阻抗小时，下级回路的短路电流超过上级断路器的瞬动整定植，使瞬动保护

11、越级动作而短延时保护不起作用的缘故。1 配电系统选择性保护措施1.1 保护措施为了避免断路器越级跳闸的现象，设计上采用从逆变输出至主站房间三级配电，即逆变输出至升压变压器低压侧、升压变压器高压侧至高压母线侧、高压母线至送出端。使各级断路器的瞬动保护整定值相差很大，从而保证了上下级瞬动保护的选择性。还可以采用多级配电方式，但只在末端断路器上装有短路瞬动保护，而其他各级断路器都只有过载长延时和短路短延时保护，它靠短延时上下级的时间差来保证短路保护动作的选择性。这样做虽然可以避免断路器越级跳闸，但当断路器的出口处发生短路故障时，除末端断路器外，其他各级断路器均不能瞬时动作而只能延时动作。1.2 区域

12、选择性联锁技术为了较好地解决配电系统短路保护的选择性问题，国际上提出了区域选择性联锁技术ZSI(ZoneSelectiveInterlocking)。区域选择性联锁技术是指辐射式电网中各级断路器脱扣器之间通过通信或数据交换实现选择性跳闸。假设一系统系统为三级配电网络，第二级断路器K1、K2、K3和第一级主断路器K联锁，第三级断路器K4、K5和上级断路器K1联锁，三级断路器的延时时间分别设置为0.4s、0.2s、0.1s。假设第三极一A点发生故障，K4检测到故障电流，可瞬时动作，同时K4向K1发出等待命令，使K1的瞬动元件锁定，并进入0.2s短延时，K1也检测到故障电流，向K发出等待命令，使K进

13、入0.4s短延时。当B点发生故障时，K1检测到故障电流，向K发出等待命令，使K的瞬动元件锁定，并进入0.4s短延时，同时由于K1未收到下级发送的等待命令，K1短延时将不会启动，K1瞬时脱扣切除故障。当C点发生故障时，由于K未收到下级发送的等待命令，K断路器将瞬时脱扣，线路将不再承受0.4s的短路电流冲击。2 保护设备的设计2.1 电涌保护器（1）开关型SPD，又称雷电流避雷器，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但一旦响应电压电涌时其阻抗就突变为低值，用作这种非线性装置的常见例子有放电间隙，气体放电管，闸流晶体管（可控硅）及三端双向可控硅开关。这类SPD有时称为克罗巴型SPD。（2）限压型SPD，

14、这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，用作这类非线性组件的例子是压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时称为箝压型SPD。（3）联合型SPD，这种SPD由电压开关型部件和限压型部件联合组装在一起，根据二者的联合参数和应用电压特性可组合装成具有电压开关限压或这两种特性兼有的联合型SPD。2.2电涌保护器性能指标（1）最大持续运行电压Uc：可以持续施加于电涌保护器的最大交流有效值电压或最大直流电压，等于电涌保护器的额定电压。（2）冲击电流Iimp：用于电源的第一级保护SPD，反映了SPD的耐直击雷能力（采用10/350s波形）。包括幅值电流Ipeak和电荷Q，其值

15、可根据建筑物防雷等级和进入建筑物的各种设施（导电物、电力线、通讯线等）进行分流计算。（3）标称放电电流In：流过SPD的8/20s电流波的峰值电流，用于对SPD做级分类实验或做级分类实验的预处理。对于级分类实验In不小于15 KA，对于级分类实验In不小于5KA。（4）保护电压水平Up:在标称放电电流（In）下的残压，又称SPD的最大钳压，对于电源保护器而言，可分为一、二、三、四级保护，保护级别决定其安装位置，在信息系统中保护级别需与被保护系统和设备的耐压能力相匹配。2.3 电涌保护器主要性能指标的确定2.3.1 SPD的电压保护水平Up的选择最大电涌电压，即SPD的最大箝压（Up）加上其两端

16、的引线的感应电压（UL）应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压相一致，即： Up+UL 设备耐冲击过电压水平。无论对远处雷击,直接雷击或操作过电压,均不应大于国标的类,即对于220/380V电气装置Up值不应大于2.5kV。2.3.2 SPD的雷击冲击电流Imp及标称放电电流I n的确定： 在已具备防雷装置的情况下使用SPD防止直接雷击或在建筑物临近处被雷击引起的瞬态过电压时，应根据雷电防护区分区的原则选用I级试验、级试验、级试验的SPD。确定SPD的雷击冲击电流Imp一般应进行分流计算。2.4电涌保护器在电源系统中的安装在电源进线端或其附近装设SPD时，应在下面所列的各点之间装设：（1）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）直接相连或没有中性线时，接在每一线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。（2）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）不直接相连时：接线形式1：接在每一相线与总接地端子或总保护线之间，和接在中性线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。接线形式2：接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。