杭能光伏電站的繼電保護整定

何欣 杭州市余杭供電局， 浙江 杭州 311100

杭能光伏電站的繼電保護整定

何欣 杭州市余杭供電局， 浙江 杭州 311100

隨著分布式電源越來越多地安裝在配電網中，它將對配網中的節點電壓、線路潮流、短路電流、可靠性等各個方面都帶來影響。這必然會給傳統的配電網保護配置帶來實質性的挑戰，使得繼電保護人員在對配電網進行保護配置時必須考慮由它所帶來的影響。本文對杭能光伏電站的繼電保護的配置進行了說明，并通過整定計算證明了在不同故障點保護均能夠正確動作，希望計算結果能夠對杭州地區并網光伏電站的接入提供參考依據。

分布式電源；光伏電站；保護整定

引言

中國杭州能源與環境產業園是中節能在全國范圍內推廣的以節能環保為特色的科技園區樣板和示范基地。在這里，太陽能發電作為一種綠色可再生能源，與產業園內建筑相結合，建設太陽能光伏發電示范項目，既可以展示中國在可再生能源開發利用領域的先進技術和綠色環保的理念，又能充分體現園區節能環保的特色。因此并網光伏電站繼電保護的研究為以后太陽能在杭州地區的使用提供實際經驗和理論指導，是非常有意義的工作。

1 并網光伏系統

1.1 微網發電技術

微網是集成多個分布式發電（Distributed Generation,DG）和負荷的獨立系統，提供電能和熱能。其中光伏發電就屬于分布式發電的其中一種。微網可以孤立運行，滿足本地負荷的可靠性和安全性需要，也可以非常靈活地接入或撤離電網，從而大大提高了電網的可靠性。在并網運行時，微網和傳統配電網類似，服從系統調度，可同時利用微網內DG發電和從大電網吸取電能，并能在自身電力充足時向大電網輸送多余電能。外界大電網出現故障停電或有電力質量問題時，微網可以通過能量管理單元控制主斷路器切斷與外界聯系，微網孤立運行，此時微網內負荷全部由DG供電。故障接觸后，主斷路器重新合上，微網重新恢復和主電網同步運行，以保證系統平穩恢復到并網運行狀態。而這兩種運行模式無縫轉換的關鍵是微網與電網之間的電力電子接口，這種接口可以使分布式電源實現即插即用，同時可使微網作為一個獨立的模塊，盡量減少分布式電源對電網的不利影響。[1]

1.2 杭能光伏電站的介紹

杭能光伏電站是設置在園區內的廠房屋頂安裝太陽能光伏發電系統。光伏發電系統通過光伏組件轉化為直流電力，再通過并網型逆變器將直流電能轉化為與電網同頻率、同相位的正弦波電流，并入電網。其中，逆變系統采用分散逆變、集中并網的布置形式，多個逆變器并聯接入交流匯流箱，通過交流匯流箱最終匯入杭能光伏電站400V母線。

光伏電站通過10kV電壓等級并入余杭電網。一期工程新建10kV變電站1座，即杭能光伏電站，主變容量1×2300kVA,設置10/0.4kV兩個電壓等級，10kV進線1回，采用單母線接線。

2 杭能光伏電站的繼電保護配置

光伏電源接入配電系統后勢必會改變配電網絡的拓撲結構和潮流方向，現有的基于單端電源系統設計的配電系統保護和自動重合閘裝置必須作出相應的調整，否則分布式電源必將使配電網保護無法快速、準確的切除故障，甚至會對配電系統及其設備的安全穩定運行造成破壞。

2.1 繼電保護配置設計

光伏系統并網時，必須根據G B/T 14285-2006《繼電保護和安全裝置技術規程》的相關規定，在光伏電站及電網側配置齊全的接入系統繼電保護及安全自動裝置。

2.1.1 線路保護

杭能光伏電站側配置帶方向的過流保護作為后備保護，動作跳光伏電站側斷路器。

系統側線路保護根據杭電調[2011]33號文《杭州電網2011年年度繼電保護整定方案》，配置兩段式過流保護和三相一次重合閘功能。重合閘前后均不加速過流保護。重合閘應具備檢線路無壓。

根據杭電調[2005]141號《關于下發加強地方電廠調度運行管理若干規定的通知》，光伏電站側需配置低周、低壓解列保護，低周裝置應具備滑差閉鎖功能，低壓裝置應具備判斷短路功能。

2.1.2 主變保護

光伏電站主變保護應配置本體保護、差動保護及相應后備保護。

由于光伏電站的接入，110kV漁橋變10kV側帶有小電源出線（即杭能294線），故110kV漁橋變主變中性點需增加放電間隙及放電間隙流變，主變增設間隙零序電流保護和零序電壓保護。同時，需加裝避雷器防止操作過電壓，加裝單相電壓互感器用于無壓鑒定。

2.2 繼電保護計算

2.2.1 建模

設功率基準值為：SB＝100MVA

10kV基準電流IB＝100/(1.732×10.5)=5500A

0.4kV基準電流IB＝100/(1.732×0.4)=144.3A

杭能294線為全電纜線路，電纜型號為YJV22-10-3，400/600M。

R=ρl/S＝0.0206×600/400＝0.0309

X=X1L=0.08×0.6=0.048

杭能光伏電站升壓變SCBH-2000/10，10.5±2×2.5%/0.4，UK%=6%

2.2.2 漁橋變側杭能294線整定計算

根據杭電調字〔2011〕33號文《關于印發，＜杭州電網2011年年度繼電保護整定方案＞的通知》中規定，10kV線路一般配置：兩段式過流保護和三相一次重合閘功能。重合閘前后均不加速過流保護。杭能294線保護變比為800/5。

電流一段：按主干線路末端故障有不小于1.5倍靈敏度整定，并帶0.3s延時。電流二段：躲過線路最大負荷電流整定，且線路末端故障有足夠靈敏度，并帶1s延時。

2.2.3 杭能光伏電站杭能294線進線開關整定計算

2.2.3.1 限時電流速斷：按躲線路末端故障整定

2.2.3.2 過流

按線路末端有足夠靈敏度要求

與漁橋變其它10kV線路過流保護(800/5*5A，1S)配,取 KPH=1.15：

IDZ＝800×5×1.15/400=11.5A

綜合考慮，為保證杭能294線故障時，線路能可靠跳閘，取杭能光伏電站側杭能294線進線開關過流定值為4.5A，時間取1.3S。

2.2.4 杭能光伏電站升壓變整定計算

根據杭電調字〔2011〕33號文《關于印發＜杭州電網2011年年度繼電保護整定方案＞的通知》中規定，參考110kV主變保護整定原則進行。

?

2.2.4.1 差動保護

2.2.4.1.1 差動速斷保護電流定值：

躲變壓器空投時最大勵磁涌流（一般取6-8Ie）: 6Ie=6×1.375=8.25A

校核小方式下，高壓側引線兩相短路有靈敏度。

2.2.4.1.2 比率差動

最小動作電流定值：按躲正常運行時不平衡電流計算，一般整定為0.4～0.6Ie。

拐點電流定值（一般取0.8～1Ie）：取1Ie

二次諧波制動系數：取15%。

2.2.4.2 高壓側后備保護

2.2.4.2.1 電壓定值

復合電壓中負序線電壓元件：取6～8V（二次值），低電壓元件（線電壓）：取60～70V（二次值）

2.2.4.2.2 電流定值

按躲最大負荷電流整定：IDZ＝1.41Ifh.max＝1.41×110/80＝1.94A

復壓閉鎖過流Ⅰ段（帶方向）

當主變低壓側故障時，有足夠靈敏度（KLM取1.5）

IDZ＝1339.99/(1.5×80)＝11.2A

綜合考慮，取復壓閉鎖方向過流定值為2A，0.7S，跳主變高、低壓側開關，方向朝主變。

復壓閉鎖過流Ⅱ段

當主變高壓側故障時，光伏電源向主變輸送故障電流，此時考慮對主變高壓側母線有靈敏度（KLM取1.5）

IDZ＝548.6/(1.5×80)＝4.57A

與杭能294線進線開關過流（400/5*4.5A,1.3S）配:

IDZ＝4.5×1.15=5.175A取6A，1.6S

2.2.4.3 過負荷定值

按躲變壓器額定電流整定

Ifh.max=（1.05/0.85）Ie＝1.7A取1.7A，10S 發信

3 結語

通過對杭能光伏電站的繼電保護整定配置計算，上述保護配置基本能滿足在各種故障下，即分布式電源下游、上游以及相鄰饋線發生故障時，現有保護配置能夠準確動作，動作的時限能夠滿足系統安全、穩定性的要求，為以后并網光伏電站在杭州電網地區的接入提供實際經驗和理論指導，是非常有意義的工作。

[1]雷廷，艾芊.光伏并網策略及應用研究.智能電網與智能電器，2010年第2期

[2]杭州能源與環境產業園并網光伏發電站接入系統報告

[3]杭電調[2005]141號《關于下發加強地方電廠調度運行管理若干規定的通知》

[4]DL中華人民共和國電力行業標準，3kV～110kV電網繼電保護裝置運行整定規程

[5]Q/ZD浙江省電力公司企業標準，浙江電網10～110kV系統繼電保護整定技術規范

[6]浙江省電力公司光伏電站接入電網技術應用細則

[7]浙江太陽能發電項目接入電網管理暫行辦法

[8]浙江省光伏發電系統并網技術規范(征求意見稿)

[9]太陽能光伏發電接入分析及實施輔助系統

[10]杭電調字〔2011〕33號《關于印發《杭州電網2011年年度繼電保護整定方案的通知》

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.068