光伏電站由電廠啟備變接入500kV系統(tǒng)的整定計算實例

陳潔　陳鋒云　林彤　張永喜　葉杰

摘要：簡述了浙能樂清電廠光伏電站工程保護配置簡介及概況，保護配置整定原則，并通過實例簡要介紹了各保護裝置整定計算的關(guān)鍵要點，本文可作為新能源光伏電站整定計算的參考文獻。

關(guān)鍵詞：光伏電站;整定計算;故障解列裝置;保護配置

0? 引言

近年來，隨著國家能源戰(zhàn)略的調(diào)整，光伏裝機容量在各能源集團總裝機容量已占有不少比例。在各能源集團的下屬部分火力發(fā)電廠內(nèi)已建有集中式光伏。本文主要講述電廠內(nèi)集中式光伏電站通過接至火力發(fā)電廠啟備變低壓6kV側(cè)并入電網(wǎng)，向500kV系統(tǒng)供電這一接線方式的保護整定原則和方法，為各位同行提供參考。

1 光伏整定計算概況

1.1工程概況

浙能樂清電廠光伏項目總安裝容量25435.2kWp，設(shè)計壽命25年。本項目主要任務(wù)是發(fā)電，所發(fā)電量全部上網(wǎng)。本光伏電站因地制宜就近接入樂清電廠起備變低壓側(cè)，即通過電廠起備變接入公用電網(wǎng)。

本期光伏電場6kV屋內(nèi)配電裝置采用單母線。逆變器經(jīng)變壓器升壓至6kV接入光伏電站6kV電壓母線，以1回6kV線路接入樂清電廠起備變低壓側(cè)。

在匯集站配置一套光伏電站站綜合自動化系統(tǒng)，負責(zé)對匯集站主要設(shè)備獲取測量數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號，并對所有的信息作匯總、分析、存貯和報告輸出，同時還負責(zé)與遠方調(diào)度之間的聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)量的傳輸和控制命令的傳達;另外，它還與電子式電表、直流電源系統(tǒng)、小電流接地選線（監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)）等其它智能模塊或設(shè)備相連接，共同完成全站的綜合管理功能。

1.2保護配置簡介

本站6kV出線開關(guān)選用的南瑞繼保PCS9611C線路保護測控裝置;樂光611、樂光612、樂光613、樂光614和樂光615集線開關(guān)也選用南瑞繼保PCS9611C線路保護測控裝置;頻率電壓故障解列裝置選用的南瑞繼保PCS9658D型裝置。

光伏區(qū)6kV母線電壓保護裝置選用的南瑞繼保PCS9628C型裝置，母線電壓二次側(cè)開口三角零序電壓接一KY-WX系列微機消諧裝置實時監(jiān)測電壓和頻率;母線弧光裝置選用的帝森克羅德集團弧光保護公司的Tysen-kld電弧光保護系統(tǒng)。

箱變低壓側(cè)框架斷路器采用上海良信的NDW1A型萬能式框架斷路器，#1～#19箱變采用NWK21控制器，#20和#21箱變采用M型控制器。

1.3保護配置整定原則

（1）高備變差動保護：光伏6kV澆筑母線已包括在高備變差動保護低壓分支中，二次電流回路已接至高備變保護屏低壓側(cè)第二路分支。

（2）6kV并網(wǎng)線路保護

光伏電站6kV送出線路按一回至廠區(qū)起備變低壓側(cè)，配置1套線路保護，以過流保護作為主保護。同時配置一套故障解列裝置（含低壓、過壓、低頻、高頻解列保護）。

（3）6kV集電線路保護

光伏電站開關(guān)站的6kV按單套微機配置過流保護和接地保護。

（4）箱變高低壓側(cè)保護

光伏電站箱變高壓側(cè)配置熔斷器和隔離閘刀，低壓側(cè)框架斷路器配置限時速斷保護。

1.4保護配置整定依據(jù)及資料

1、一次系統(tǒng)接線圖。

2、二次接線圖。

3、主設(shè)備廠家說明書和出廠試驗報告。

4、保護裝置說明書。

5、電力工程設(shè)計手冊。

6、GB/T 32900-2016光伏發(fā)電站繼電保護技術(shù)規(guī)范

7、GB/T 19964-2012光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

圖1.光伏電氣主接線等效阻抗圖

1.5 光伏電站保護配置其他相關(guān)信息

基準容量取1000MVA

基準電壓取各電壓等級的平均額定電壓525kV、20kV、6.3kV

中性點接地方式如下：

（一）、發(fā)電機：發(fā)電機中性點經(jīng)接地變壓器接地。

（二）、主變壓器：主變壓器高壓側(cè)中性點直接接地。

（三）、高壓備變：高壓側(cè)中性點直接接地，低壓側(cè)經(jīng)低電阻接地。

（四）、光伏箱變：Dy11接線方式，低壓側(cè)中性點不接地。

2光伏電站整定計算方法

2.1光伏區(qū)6kV出線柜

光伏區(qū)6kV出線柜配備過流I段保護、過流II段保護，過流I段保護過流I段保護作為光伏6kV工作段母線故障的主保護，電流定值按最小運行方式下6kV母線發(fā)生相間故障時有2倍靈敏系數(shù)整定，時間按光伏6kV母線出線柜與集電線路過流I段保護時間0.1s配合，取一個級差時限：tdz=0.4s。過流II段保護延伸至下一段線路或設(shè)備;短路功率方向由線路流向系統(tǒng)時，其電流由浙江省電力設(shè)計院估算為線路額定的1.5倍;為了保證保護動作的選擇性和靈敏性，電流定值按躲過所有分支電流總和整定，時間按集電線路過流保護延時0.6s加0.3的極差整定。

2.2光伏6kV母線弧光保護

采用弧光保護作為高壓廠用母線快速保護，參考DLT1502-2016《廠用電繼電保護整定計算導(dǎo)則》，其整定計算方法為：

（1）電流定值的整定計算。電流定值應(yīng)按躲過母線正常運行時出線的最大負荷電流整定。

（2）動作時間定值的整定計算，動作時間不需要和其他保護相配合，瞬時動作，為0-20ms。

（3）出口方式：動作于跳6kV母線出線開關(guān)。

2.3光伏故障解列裝置

當(dāng)前光伏項目未配設(shè)獨立的防孤島保護裝置，可采用故障解列保護裝置作為防孤島保護投入運行，其中應(yīng)分別有一段保護如下：低電壓保護低壓元件按躲廠用母線自啟動殘壓整定（一般應(yīng)大于50%額定電壓），延時時限考慮與啟備變低壓備用分支過流保護及啟備變高壓出線二段保護配合（一般不大于2秒），出口跳出線柜斷路器;過電壓元件推薦1.3倍、0.5秒出口;低頻47.5赫茲、0.2～2秒出口跳閘;高頻50.5赫茲、0.2～2秒出口跳閘，并按照GB/T 《32900-2016光伏發(fā)電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》和《GB/T 19964-2012光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》進行整定：

低壓解列 過壓解列 低頻解列 過頻解列

60V? 2s 130V? 0.5s 47.5Hz? 0.5s 50.5Hz? 0.5s

2.4光伏集電線路柜保護配置

集電線路柜保護配置過流I段保護、過流II段保護、零序保護。過流I段保護按躲過勵磁涌流計算，時間整定：#5、#6、#7、#8箱變高壓熔斷器規(guī)格為XRNT1-12/160A，當(dāng)電流達到集電線路過流I段定值3370A時，查熔斷器特性曲線動作時間t<0.02s。在熔斷器動作時間基礎(chǔ)上增加延時，取top=0.1s。過流

II段保護延伸至下一段線路或設(shè)備;短路功率方向由線路流向系統(tǒng)時，其電流由浙江省電力設(shè)計院估算為線路額定的1.5倍;為了保證保護動作的選擇性和靈敏性，電流定值按躲過所有分支電流總和整定，動作時間定值不僅需與箱變低壓側(cè)框架斷路器過流保護動作時間top.down.max=0.3s配合，也需與箱變高壓側(cè)熔斷器動作時間相配合t=top.down.max+△t=0.3+0.3=0.6s。零序保護：電流動作值按高備變低壓側(cè)單相接地有6倍靈敏度整定。本廠6kV系統(tǒng)為經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，忽略電纜阻抗，單相接地故障電流為200A，靈敏系數(shù)取6，得出一次整定值為30A。時間取0.3秒。

2.5光伏箱變低壓側(cè)框架式斷路器保護整定

箱變框架式斷路器配短路短延時保護，由于光伏發(fā)電不會超過額定電流，除非故障情況下，因此電流定值按躲過額定電流整定，時間與下級塑殼斷路器保護相配合，取t=0.3s。

3、結(jié)論

本文通過實例簡要介紹了新能源光伏電站繼電保護整定原則及方法，為新能源光伏電站繼電保護整定提供相關(guān)依據(jù)。

參考文獻：

[1] 張惠智. 光伏電源接入的配電網(wǎng)短路電流分析及電流保護整定方案

[2] 時珉 光伏電站防孤島保護裝置功能分析及整定原則

[3] 唐海軍，集中式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)保護配置與整定研究..

[4] 金嘉偉.. 計及光伏接入的配電網(wǎng)三段式電流保護整定計算