光伏电站由电厂启备变接入500kV系统的整定计算实例

陈洁　陈锋云　林彤　张永喜　叶杰

摘要：简述了浙能乐清电厂光伏电站工程保护配置简介及概况，保护配置整定原则，并通过实例简要介绍了各保护装置整定计算的关键要点，本文可作为新能源光伏电站整定计算的参考文献。

关键词：光伏电站;整定计算;故障解列装置;保护配置

0  引言

近年来，随着国家能源战略的调整，光伏装机容量在各能源集团总装机容量已占有不少比例。在各能源集团的下属部分火力发电厂内已建有集中式光伏。本文主要讲述电厂内集中式光伏电站通过接至火力发电厂启备变低压6kV侧并入电网，向500kV系统供电这一接线方式的保护整定原则和方法，为各位同行提供参考。

1 光伏整定计算概况

1.1工程概况

浙能乐清电厂光伏项目总安装容量25435.2kWp，设计寿命25年。本项目主要任务是发电，所发电量全部上网。本光伏电站因地制宜就近接入乐清电厂起备变低压侧，即通过电厂起备变接入公用电网。

本期光伏电场6kV屋内配电装置采用单母线。逆变器经变压器升压至6kV接入光伏电站6kV电压母线，以1回6kV线路接入乐清电厂起备变低压侧。

在汇集站配置一套光伏电站站综合自动化系统，负责对汇集站主要设备获取测量数据和状态信号，并对所有的信息作汇总、分析、存贮和报告输出，同时还负责与远方调度之间的联系，实现数据、状态量的传输和控制命令的传达;另外，它还与电子式电表、直流电源系统、小电流接地选线（监控系统软件实现）等其它智能模块或设备相连接，共同完成全站的综合管理功能。

1.2保护配置简介

本站6kV出线开关选用的南瑞继保PCS9611C线路保护测控装置;乐光611、乐光612、乐光613、乐光614和乐光615集线开关也选用南瑞继保PCS9611C线路保护测控装置;频率电压故障解列装置选用的南瑞继保PCS9658D型装置。

光伏区6kV母线电压保护装置选用的南瑞继保PCS9628C型装置，母线电压二次侧开口三角零序电压接一KY-WX系列微机消谐装置实时监测电压和频率;母线弧光装置选用的帝森克罗德集团弧光保护公司的Tysen-kld电弧光保护系统。

箱变低压侧框架断路器采用上海良信的NDW1A型万能式框架断路器，#1～#19箱变采用NWK21控制器，#20和#21箱变采用M型控制器。

1.3保护配置整定原则

（1）高备变差动保护：光伏6kV浇筑母线已包括在高备变差动保护低压分支中，二次电流回路已接至高备变保护屏低压侧第二路分支。

（2）6kV并网线路保护

光伏电站6kV送出线路按一回至厂区起备变低压侧，配置1套线路保护，以过流保护作为主保护。同时配置一套故障解列装置（含低压、过压、低频、高频解列保护）。

（3）6kV集电线路保护

光伏电站开关站的6kV按单套微机配置过流保护和接地保护。

（4）箱变高低压侧保护

光伏电站箱变高压侧配置熔断器和隔离闸刀，低压侧框架断路器配置限时速断保护。

1.4保护配置整定依据及资料

1、一次系统接线图。

2、二次接线图。

3、主设备厂家说明书和出厂试验报告。

4、保护装置说明书。

5、电力工程设计手册。

6、GB/T 32900-2016光伏发电站继电保护技术规范

7、GB/T 19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定

图1.光伏电气主接线等效阻抗图

1.5 光伏电站保护配置其他相关信息

基准容量取1000MVA

基准电压取各电压等级的平均额定电压525kV、20kV、6.3kV

中性点接地方式如下：

（一）、发电机：发电机中性点经接地变压器接地。

（二）、主变压器：主变压器高压侧中性点直接接地。

（三）、高压备变：高压侧中性点直接接地，低压侧经低电阻接地。

（四）、光伏箱变：Dy11接线方式，低压侧中性点不接地。

2光伏电站整定计算方法

2.1光伏区6kV出线柜

光伏区6kV出线柜配备过流I段保护、过流II段保护，过流I段保护过流I段保护作为光伏6kV工作段母线故障的主保护，电流定值按最小运行方式下6kV母线发生相间故障时有2倍灵敏系数整定，时间按光伏6kV母线出线柜与集电线路过流I段保护时间0.1s配合，取一个级差时限：tdz=0.4s。过流II段保护延伸至下一段线路或设备;短路功率方向由线路流向系统时，其电流由浙江省电力设计院估算为线路额定的1.5倍;为了保证保护动作的选择性和灵敏性，电流定值按躲过所有分支电流总和整定，时间按集电线路过流保护延时0.6s加0.3的极差整定。

2.2光伏6kV母线弧光保护

采用弧光保护作为高压厂用母线快速保护，参考DLT1502-2016《厂用电继电保护整定计算导则》，其整定计算方法为：

（1）电流定值的整定计算。电流定值应按躲过母线正常运行时出线的最大负荷电流整定。

（2）动作时间定值的整定计算，动作时间不需要和其他保护相配合，瞬时动作，为0-20ms。

（3）出口方式：动作于跳6kV母线出线开关。

2.3光伏故障解列装置

当前光伏项目未配设独立的防孤岛保护装置，可采用故障解列保护装置作为防孤岛保护投入运行，其中应分别有一段保护如下：低电压保护低压元件按躲厂用母线自启动残压整定（一般应大于50%额定电压），延时时限考虑与启备变低压备用分支过流保护及启备变高压出线二段保护配合（一般不大于2秒），出口跳出线柜断路器;过电压元件推荐1.3倍、0.5秒出口;低频47.5赫兹、0.2～2秒出口跳闸;高频50.5赫兹、0.2～2秒出口跳闸，并按照GB/T 《32900-2016光伏发电站继电保护技术规范》和《GB/T 19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定》进行整定：

低压解列 过压解列 低频解列 过频解列

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

2.4光伏集电线路柜保护配置

集电线路柜保护配置过流I段保护、过流II段保护、零序保护。过流I段保护按躲过励磁涌流计算，时间整定：#5、#6、#7、#8箱变高压熔断器规格为XRNT1-12/160A，当电流达到集电线路过流I段定值3370A时，查熔断器特性曲线动作时间t<0.02s。在熔断器动作时间基础上增加延时，取top=0.1s。过流

II段保护延伸至下一段线路或设备;短路功率方向由线路流向系统时，其电流由浙江省电力设计院估算为线路额定的1.5倍;为了保证保护动作的选择性和灵敏性，电流定值按躲过所有分支电流总和整定，动作时间定值不仅需与箱变低压侧框架断路器过流保护动作时间top.down.max=0.3s配合，也需与箱变高压侧熔断器动作时间相配合t=top.down.max+△t=0.3+0.3=0.6s。零序保护：电流动作值按高备变低压侧单相接地有6倍灵敏度整定。本厂6kV系统为经小电阻接地系统，忽略电缆阻抗，单相接地故障电流为200A，灵敏系数取6，得出一次整定值为30A。时间取0.3秒。

2.5光伏箱变低压侧框架式断路器保护整定

箱变框架式断路器配短路短延时保护，由于光伏发电不会超过额定电流，除非故障情況下，因此电流定值按躲过额定电流整定，时间与下级塑壳断路器保护相配合，取t=0.3s。

3、结论

本文通过实例简要介绍了新能源光伏电站继电保护整定原则及方法，为新能源光伏电站继电保护整定提供相关依据。

参考文献：

[1] 张惠智. 光伏电源接入的配电网短路电流分析及电流保护整定方案

[2] 时珉 光伏电站防孤岛保护装置功能分析及整定原则

[3] 唐海军，集中式光伏并网系统保护配置与整定研究..

[4] 金嘉伟.. 计及光伏接入的配电网三段式电流保护整定计算