光伏電站由電廠啟備變接入500kV系統(tǒng)的整定計(jì)算實(shí)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(hù)配置簡介及概況，保護(hù)配置整定原則，并通過實(shí)例簡要介紹了各保護(hù)裝置整定計(jì)算的關(guān)鍵要點(diǎn)，本文可作為新能源光伏電站整定計(jì)算的參考文獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：光伏電站;整定計(jì)算;故障解列裝置;保護(hù)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(jī)容量在各能源集團(tuán)總裝機(jī)容量已占有不少比例。在各能源集團(tuán)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(hù)整定原則和方法，為各位同行提供參考。

1 光伏整定計(jì)算概況

1.1工程概況

浙能樂清電廠光伏項(xiàng)目總安裝容量25435.2kWp，設(shè)計(jì)壽命25年。本項(xiàng)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(dòng)化系統(tǒng)，負(fù)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(bào)告輸出，同時(shí)還負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)方調(diào)度之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)量的傳輸和控制命令的傳達(dá);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(shí)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(hù)配置簡介

本站6kV出線開關(guān)選用的南瑞繼保PCS9611C線路保護(hù)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(hù)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(hù)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(jī)消諧裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓和頻率;母線弧光裝置選用的帝森克羅德集團(tuán)弧光保護(hù)公司的Tysen-kld電弧光保護(hù)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(hù)配置整定原則

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

（2）6kV并網(wǎng)線路保護(hù)

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(hù)，以過流保護(hù)作為主保護(hù)。同時(shí)配置一套故障解列裝置（含低壓、過壓、低頻、高頻解列保護(hù)）。

（3）6kV集電線路保護(hù)

光伏電站開關(guān)站的6kV按單套微機(jī)配置過流保護(hù)和接地保護(hù)。

（4）箱變高低壓側(cè)保護(hù)

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(shí)速斷保護(hù)。

1.4保護(hù)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(yàn)報(bào)告。

4、保護(hù)裝置說明書。

5、電力工程設(shè)計(jì)手冊。

6、GB/T 32900-2016光伏發(fā)電站繼電保護(hù)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(hù)配置其他相關(guān)信息

基準(zhǔn)容量取1000MVA

基準(zhǔn)電壓取各電壓等級的平均額定電壓525kV、20kV、6.3kV

中性點(diǎn)接地方式如下：

（一）、發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)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(diǎn)直接接地。

（三）、高壓備變：高壓側(cè)中性點(diǎn)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(diǎn)不接地。

2光伏電站整定計(jì)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(hù)、過流II段保護(hù)，過流I段保護(hù)過流I段保護(hù)作為光伏6kV工作段母線故障的主保護(hù)，電流定值按最小運(yùn)行方式下6kV母線發(fā)生相間故障時(shí)有2倍靈敏系數(shù)整定，時(shí)間按光伏6kV母線出線柜與集電線路過流I段保護(hù)時(shí)間0.1s配合，取一個(gè)級差時(shí)限：tdz=0.4s。過流II段保護(hù)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(shí)，其電流由浙江省電力設(shè)計(jì)院估算為線路額定的1.5倍;為了保證保護(hù)動(dòng)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(shí)間按集電線路過流保護(hù)延時(shí)0.6s加0.3的極差整定。

2.2光伏6kV母線弧光保護(hù)

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

（1）電流定值的整定計(jì)算。電流定值應(yīng)按躲過母線正常運(yùn)行時(shí)出線的最大負(fù)荷電流整定。

（2）動(dòng)作時(shí)間定值的整定計(jì)算，動(dòng)作時(shí)間不需要和其他保護(hù)相配合，瞬時(shí)動(dòng)作，為0-20ms。

（3）出口方式：動(dòng)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(xiàng)目未配設(shè)獨(dú)立的防孤島保護(hù)裝置，可采用故障解列保護(hù)裝置作為防孤島保護(hù)投入運(yùn)行，其中應(yīng)分別有一段保護(hù)如下：低電壓保護(hù)低壓元件按躲廠用母線自啟動(dòng)殘壓整定（一般應(yīng)大于50%額定電壓），延時(shí)時(shí)限考慮與啟備變低壓備用分支過流保護(hù)及啟備變高壓出線二段保護(hù)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(hù)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(jìn)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(hù)配置

集電線路柜保護(hù)配置過流I段保護(hù)、過流II段保護(hù)、零序保護(hù)。過流I段保護(hù)按躲過勵(lì)磁涌流計(jì)算，時(shí)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(dá)到集電線路過流I段定值3370A時(shí)，查熔斷器特性曲線動(dòng)作時(shí)間t<0.02s。在熔斷器動(dòng)作時(shí)間基礎(chǔ)上增加延時(shí)，取top=0.1s。過流

II段保護(hù)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(shí)，其電流由浙江省電力設(shè)計(jì)院估算為線路額定的1.5倍;為了保證保護(hù)動(dòng)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(dòng)作時(shí)間定值不僅需與箱變低壓側(cè)框架斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間top.down.max=0.3s配合，也需與箱變高壓側(cè)熔斷器動(dòng)作時(shí)間相配合t=top.down.max+△t=0.3+0.3=0.6s。零序保護(hù)：電流動(dòng)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(shí)間取0.3秒。

2.5光伏箱變低壓側(cè)框架式斷路器保護(hù)整定

箱變框架式斷路器配短路短延時(shí)保護(hù)，由于光伏發(fā)電不會(huì)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(shí)間與下級塑殼斷路器保護(hù)相配合，取t=0.3s。

3、結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

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[4] 金嘉偉.. 計(jì)及光伏接入的配電網(wǎng)三段式電流保護(hù)整定計(jì)算