杭能光伏电站的继电保护整定

何欣 杭州市余杭供电局， 浙江 杭州 311100

杭能光伏电站的继电保护整定

何欣 杭州市余杭供电局， 浙江 杭州 311100

随着分布式电源越来越多地安装在配电网中，它将对配网中的节点电压、线路潮流、短路电流、可靠性等各个方面都带来影响。这必然会给传统的配电网保护配置带来实质性的挑战，使得继电保护人员在对配电网进行保护配置时必须考虑由它所带来的影响。本文对杭能光伏电站的继电保护的配置进行了说明，并通过整定计算证明了在不同故障点保护均能够正确动作，希望计算结果能够对杭州地区并网光伏电站的接入提供参考依据。

分布式电源；光伏电站；保护整定

引言

中国杭州能源与环境产业园是中节能在全国范围内推广的以节能环保为特色的科技园区样板和示范基地。在这里，太阳能发电作为一种绿色可再生能源，与产业园内建筑相结合，建设太阳能光伏发电示范项目，既可以展示中国在可再生能源开发利用领域的先进技术和绿色环保的理念，又能充分体现园区节能环保的特色。因此并网光伏电站继电保护的研究为以后太阳能在杭州地区的使用提供实际经验和理论指导，是非常有意义的工作。

1 并网光伏系统

1.1 微网发电技术

微网是集成多个分布式发电（Distributed Generation,DG）和负荷的独立系统，提供电能和热能。其中光伏发电就属于分布式发电的其中一种。微网可以孤立运行，满足本地负荷的可靠性和安全性需要，也可以非常灵活地接入或撤离电网，从而大大提高了电网的可靠性。在并网运行时，微网和传统配电网类似，服从系统调度，可同时利用微网内DG发电和从大电网吸取电能，并能在自身电力充足时向大电网输送多余电能。外界大电网出现故障停电或有电力质量问题时，微网可以通过能量管理单元控制主断路器切断与外界联系，微网孤立运行，此时微网内负荷全部由DG供电。故障接触后，主断路器重新合上，微网重新恢复和主电网同步运行，以保证系统平稳恢复到并网运行状态。而这两种运行模式无缝转换的关键是微网与电网之间的电力电子接口，这种接口可以使分布式电源实现即插即用，同时可使微网作为一个独立的模块，尽量减少分布式电源对电网的不利影响。[1]

1.2 杭能光伏电站的介绍

杭能光伏电站是设置在园区内的厂房屋顶安装太阳能光伏发电系统。光伏发电系统通过光伏组件转化为直流电力，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，并入电网。其中，逆变系统采用分散逆变、集中并网的布置形式，多个逆变器并联接入交流汇流箱，通过交流汇流箱最终汇入杭能光伏电站400V母线。

光伏电站通过10kV电压等级并入余杭电网。一期工程新建10kV变电站1座，即杭能光伏电站，主变容量1×2300kVA,设置10/0.4kV两个电压等级，10kV进线1回，采用单母线接线。

2 杭能光伏电站的继电保护配置

光伏电源接入配电系统后势必会改变配电网络的拓扑结构和潮流方向，现有的基于单端电源系统设计的配电系统保护和自动重合闸装置必须作出相应的调整，否则分布式电源必将使配电网保护无法快速、准确的切除故障，甚至会对配电系统及其设备的安全稳定运行造成破坏。

2.1 继电保护配置设计

光伏系统并网时，必须根据G B/T 14285-2006《继电保护和安全装置技术规程》的相关规定，在光伏电站及电网侧配置齐全的接入系统继电保护及安全自动装置。

2.1.1 线路保护

杭能光伏电站侧配置带方向的过流保护作为后备保护，动作跳光伏电站侧断路器。

系统侧线路保护根据杭电调[2011]33号文《杭州电网2011年年度继电保护整定方案》，配置两段式过流保护和三相一次重合闸功能。重合闸前后均不加速过流保护。重合闸应具备检线路无压。

根据杭电调[2005]141号《关于下发加强地方电厂调度运行管理若干规定的通知》，光伏电站侧需配置低周、低压解列保护，低周装置应具备滑差闭锁功能，低压装置应具备判断短路功能。

2.1.2 主变保护

光伏电站主变保护应配置本体保护、差动保护及相应后备保护。

由于光伏电站的接入，110kV渔桥变10kV侧带有小电源出线（即杭能294线），故110kV渔桥变主变中性点需增加放电间隙及放电间隙流变，主变增设间隙零序电流保护和零序电压保护。同时，需加装避雷器防止操作过电压，加装单相电压互感器用于无压鉴定。

2.2 继电保护计算

2.2.1 建模

设功率基准值为：SB＝100MVA

10kV基准电流IB＝100/(1.732×10.5)=5500A

0.4kV基准电流IB＝100/(1.732×0.4)=144.3A

杭能294线为全电缆线路，电缆型号为YJV22-10-3，400/600M。

R=ρl/S＝0.0206×600/400＝0.0309

X=X1L=0.08×0.6=0.048

杭能光伏电站升压变SCBH-2000/10，10.5±2×2.5%/0.4，UK%=6%

2.2.2 渔桥变侧杭能294线整定计算

根据杭电调字〔2011〕33号文《关于印发，＜杭州电网2011年年度继电保护整定方案＞的通知》中规定，10kV线路一般配置：两段式过流保护和三相一次重合闸功能。重合闸前后均不加速过流保护。杭能294线保护变比为800/5。

电流一段：按主干线路末端故障有不小于1.5倍灵敏度整定，并带0.3s延时。电流二段：躲过线路最大负荷电流整定，且线路末端故障有足够灵敏度，并带1s延时。

2.2.3 杭能光伏电站杭能294线进线开关整定计算

2.2.3.1 限时电流速断：按躲线路末端故障整定

2.2.3.2 过流

按线路末端有足够灵敏度要求

与渔桥变其它10kV线路过流保护(800/5*5A，1S)配,取 KPH=1.15：

IDZ＝800×5×1.15/400=11.5A

综合考虑，为保证杭能294线故障时，线路能可靠跳闸，取杭能光伏电站侧杭能294线进线开关过流定值为4.5A，时间取1.3S。

2.2.4 杭能光伏电站升压变整定计算

根据杭电调字〔2011〕33号文《关于印发＜杭州电网2011年年度继电保护整定方案＞的通知》中规定，参考110kV主变保护整定原则进行。

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2.2.4.1 差动保护

2.2.4.1.1 差动速断保护电流定值：

躲变压器空投时最大励磁涌流（一般取6-8Ie）: 6Ie=6×1.375=8.25A

校核小方式下，高压侧引线两相短路有灵敏度。

2.2.4.1.2 比率差动

最小动作电流定值：按躲正常运行时不平衡电流计算，一般整定为0.4～0.6Ie。

拐点电流定值（一般取0.8～1Ie）：取1Ie

二次谐波制动系数：取15%。

2.2.4.2 高压侧后备保护

2.2.4.2.1 电压定值

复合电压中负序线电压元件：取6～8V（二次值），低电压元件（线电压）：取60～70V（二次值）

2.2.4.2.2 电流定值

按躲最大负荷电流整定：IDZ＝1.41Ifh.max＝1.41×110/80＝1.94A

复压闭锁过流Ⅰ段（带方向）

当主变低压侧故障时，有足够灵敏度（KLM取1.5）

IDZ＝1339.99/(1.5×80)＝11.2A

综合考虑，取复压闭锁方向过流定值为2A，0.7S，跳主变高、低压侧开关，方向朝主变。

复压闭锁过流Ⅱ段

当主变高压侧故障时，光伏电源向主变输送故障电流，此时考虑对主变高压侧母线有灵敏度（KLM取1.5）

IDZ＝548.6/(1.5×80)＝4.57A

与杭能294线进线开关过流（400/5*4.5A,1.3S）配:

IDZ＝4.5×1.15=5.175A取6A，1.6S

2.2.4.3 过负荷定值

按躲变压器额定电流整定

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

3 结语

通过对杭能光伏电站的继电保护整定配置计算，上述保护配置基本能满足在各种故障下，即分布式电源下游、上游以及相邻馈线发生故障时，现有保护配置能够准确动作，动作的时限能够满足系统安全、稳定性的要求，为以后并网光伏电站在杭州电网地区的接入提供实际经验和理论指导，是非常有意义的工作。

[1]雷廷，艾芊.光伏并网策略及应用研究.智能电网与智能电器，2010年第2期

[2]杭州能源与环境产业园并网光伏发电站接入系统报告

[3]杭电调[2005]141号《关于下发加强地方电厂调度运行管理若干规定的通知》

[4]DL中华人民共和国电力行业标准，3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程

[5]Q/ZD浙江省电力公司企业标准，浙江电网10～110kV系统继电保护整定技术规范

[6]浙江省电力公司光伏电站接入电网技术应用细则

[7]浙江太阳能发电项目接入电网管理暂行办法

[8]浙江省光伏发电系统并网技术规范(征求意见稿)

[9]太阳能光伏发电接入分析及实施辅助系统

[10]杭电调字〔2011〕33号《关于印发《杭州电网2011年年度继电保护整定方案的通知》

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.068