光伏并網(wǎng)柜保護監(jiān)測解決方案

安科瑞王婧 許寒月

1、 光伏并網(wǎng)柜簡介

分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是利用光伏組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式，并且能一定程度保證發(fā)電的穩(wěn)定性、可靠性及供給配電網(wǎng)電能質(zhì)量，是一種新型的、環(huán)保型且具有長遠發(fā)展前景的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在用戶所在場地或附近建設(shè)運行，以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。它能夠就近逐步解決用戶的用電問題，通過并網(wǎng)送去實現(xiàn)供電差額的補償與外送。光伏電源處于用戶側(cè)，發(fā)電供給當(dāng)?shù)卣?fù)荷，可以合理減少對電網(wǎng)供電的依賴，減少線路損耗。通過借助建筑物表面，將光伏蓄電池作為建筑材料，從而合理地增加光伏電站的占地面積。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較小，可以根據(jù)實際要求進行建設(shè)，建設(shè)區(qū)域選擇性較大，在未來能源綜合利用發(fā)展中有很大的發(fā)展空間。

并網(wǎng)柜主要由刀閘、斷路器及有關(guān)的控制元件組成，由于其連接發(fā)電機系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)，安裝有完備的并網(wǎng)保護裝置，起到發(fā)電機并網(wǎng)作用，而被稱為“并網(wǎng)柜”。 光伏并網(wǎng)柜作為光伏電站的總出口存在于光伏系統(tǒng)中，是連接光伏電站和電網(wǎng)的配電裝置，可以保護、計量光伏發(fā)電的總量，方便故障檢修管理，提高發(fā)電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟效益。具備檢失壓分閘、檢有壓合閘、過流保護、過電壓保護、孤島保護、防逆流保護、諧波治理、無功補償?shù)榷囗棻Ｗo功能，同時具備顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)運行參數(shù)和狀態(tài)指示，被廣泛運用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，與光伏并網(wǎng)逆變器配套使用可組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案。

2、 光伏并網(wǎng)柜綜合監(jiān)測解決方案

光伏并網(wǎng)柜在運行中，會出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電壓、頻率等方面的波動對本站造成沖擊、負(fù)荷過高等現(xiàn)象，不僅會對電網(wǎng)設(shè)備造成損壞還會威脅到維護人員的生命安全。諧波問題是光伏發(fā)電的主要問題，光伏發(fā)電使用交、直流逆變器，由于逆變器是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)的開通和關(guān)斷作用，把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡诖谁h(huán)節(jié)會產(chǎn)生諧波問題。另外由于光伏項目的不確定性，造成輸出功率的隨機波動，導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動與閃變等。

針對上述情況，本解決方案利用防孤島保護裝置采集并網(wǎng)電壓、頻率及電網(wǎng)進線電流等信號，當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時，快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離。同時配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，對電壓諧波、電壓波動與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時中斷等進行實時監(jiān)測。通過這兩種設(shè)備在光伏并網(wǎng)柜中的使用，為電網(wǎng)的可靠運行提供保障。本解決方案設(shè)備配置方案如表一。

表一 配置方案

3、 產(chǎn)品簡介

3.1 AM5SE-IS微機保護裝置

AM5SE-IS防孤島保護裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關(guān)維護人員的生命安全。

  Ø技術(shù)參數(shù)

   Ø主要功能

   Ø外形及開孔尺寸

Ø安裝方法

裝置采用面板嵌入式安裝，首先在屏體面板上按開孔尺寸開孔，如圖1。再將裝置按圖2所示放入開孔中，直到裝置面板靠住機柜的面板。將支架放置于機柜面板的內(nèi)部（上下各有一個支架），如圖3，旋轉(zhuǎn)4個固定螺絲，使裝置牢固固定在機柜面板上，然后蓋上4個翻蓋即可。（翻蓋上方有小缺口，拆卸時需用一字螺絲刀插入小缺口將翻蓋取下。）

3.2 APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體。能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測的要求，廣泛適用于化工、鋼鐵、冶金、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、交通建筑等行業(yè)的電能質(zhì)量監(jiān)測。

Ø 技術(shù)參數(shù)

Ø 監(jiān)測精度

Ø 基本功能

注：√表示標(biāo)配功能，■表示可選功能。

Ø 外形及開孔尺寸

本裝置為嵌入式安裝方式，可以集中安裝于控制室的屏或柜上，也可分散安裝于開關(guān)柜上。

  外形尺寸                                                                                             開孔尺寸

4、 典型方案

4.1 0.4kV光伏發(fā)電項目系統(tǒng)上圖

1、配電室上圖方案

一次系統(tǒng)上圖

2、方案設(shè)計

一次方案設(shè)計圖 

4.2 10kV光伏發(fā)電項目系統(tǒng)上圖

1、配電室上圖方案

10kV市電一次系統(tǒng)圖

一次系統(tǒng)上圖

2、方案設(shè)計

一次方案設(shè)計圖