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新能源并网保护整定计算要点

发布时间:2026-08-20 17:40:36 浏览:1872次


新能源并网保护整定计算要点: 

 

依据:GB/T 405862021 并网电源涉网保护技术要求、GB/T199642024GB/T293192024

核心约束:变流器短路电流仅1.22 倍额定电流;故障电流谐波大、相位受控;出力随光照 / 风速大范围波动;必须做多运行方式校核;涉网定值需调度审核,禁止私自修改国家能源局。

 

一、通用整定总原则

 

1. 区分两类保护

逆变器本体保护:毫秒级,设备内部,不参与调度定值;

场站涉网保护(POI 点):调度管控,电压、频率、防孤岛、逆功率、送出 / 集电线路、主变,需提交定值单。

 

2. 灵敏性约束:

电流类保护不能按传统同步机短路电流整定;必须用最小运行方式下新能源贡献的最小短路电流校验灵敏度,灵敏系数1.5;很多场景单纯过流灵敏度不足,必须增加方向、复压闭锁。

 

3. 时序配合(控保协同,重中之重)

LVRT/HVRT 动作区间内,涉网保护不能跳闸;保护延时要躲开低电压穿越时间窗口,防止故障瞬间批量脱网扩大事故。

逆变器内部保护动作很快,场站继电保护延时与逆变器脱网逻辑要有时间级差。

 

4. 多运行方式校核:

分别校核:满发、半发、零出力;最大系统阻抗、最小系统阻抗;储能充 / 放电工况。不能只用额定工况一套定值。

 

5. CT 选型:

集电、送出线路优先 5P20;谐波大,禁止使用 3P,防止饱和导致差动拒动 / 误动。

 

二、涉网保护(POI 公共连接点)整定

 

1. 过电压、低电压保护(与高低压穿越严格配合)

 

关键:LVRT 范围内,电压保护禁止跳闸;保护阈值要落在穿越曲线外侧。

 

保护

定值

延时要点

过电压

1.10~1.20Un

分多段;短延时段躲开 HVRT 时间;长延时应对持续过电压

低电压

0.70~0.85Un

动作延时必须大于 LVRT 持续时间,故障跌落在此阈值以内不允许直接解列

 

工程提醒:很多现场错误把低压保护延时设 0s,电网瞬时跌落直接全站脱网,违反网源协调。

 

2. 过频、欠频保护

过频:50.250.5Hz;欠频:47.548Hz,按 GB/T40586

多时限:轻微越限长延时,严重越限短延时;

故障恢复并网闭锁:电压频率恢复正常后,并网等待延时 20s300s 可调,按调度要求,禁止故障消失瞬间立即自并网。

 

3. 防孤岛保护

被动判据:电压、频率、df/dtdu/dt;主动扰动法(宜启用);

总动作时间2s(国标强制);

整定禁忌:防孤岛不能与线路过流保护时间重叠,要留有级差;不能完全依赖逆变器内置孤岛,10kV 及以上场站应配置独立涉网孤岛装置。

 

校验方式:孤岛模拟试验,有功 / 无功匹配孤岛工况,验证不误动、不拒动。

 

4. 逆功率(防逆流)保护(自发自用余电不上网场景)

 

 

 

动作功率:一般取3%5% Pe 额定功率;可靠系数 Krel 1.11.2

动作延时:0.52s,躲开短时功率波动;

禁止定值设置过大,轻微逆流不动作;也不能太小,负荷波动频繁误跳闸。

储能项目:区分充电、放电方向,双向潮流下重新校核定值。

 

三、集电线路保护整定(光伏 / 风机场内汇集,10kV35kV

最大痛点:新能源侧故障电流小,传统速断保护保护范围极小甚至无保护范围。

 

1. 电流速断 I

按躲过本线路末端最大短路电流;经常出现:最小运行方式下无保护范围,此时 I 段退出,不投,不能硬凑定值。

 

2. 限时过流 II

复压(复合电压)闭锁 + 方向元件,必须投方向,解决潮流双向带来的误动;

整定:躲过线路最大负荷电流(考虑满发 + 电动机自启动);

灵敏度校验:按本线路末端最小短路电流,灵敏系数1.5;若灵敏度不够,不能单纯放大定值,应改用低定值、方向复压闭锁。

 

3. 零序过流保护:

中性点不接地 / 经消弧线圈接地系统,按单相接地电容电流整定;高阻接地故障灵敏度要校核。

 

集电线路普遍现象:I 段速断失效,依靠复压闭锁方向过流 II 段作为主保护。

 

四、送出线路保护(场站到电网,35kV220kV

 

1. 主保护优先光纤电流差动

 

新能源场景:故障电流相位受控、谐波大;差动门槛适当抬高,制动系数 0.50.7,避开谐波与相位偏移造成差流增大;

必须投谐波制动、故障分量差动;纯稳态比率差动容易高阻故障拒动。

 

2. 后备保护:距离保护、方向过流

 

距离保护:要校验变流器故障条件,电流幅值低时距离元件测量误差大;

阶段式过流:必须带方向 + 复压闭锁;上下级时间级差 0.30.5s

 

禁止直接套用火电送出线路定值,一定要电磁暂态仿真给出新能源侧短路电流。

 

五、升压变 / 箱变保护整定

 

1. 箱变(光伏 / 风机箱变)

电流速断:躲过低压侧三相短路,同时躲过励磁涌流;

过流保护:复压闭锁;

零序保护;油变配置瓦斯非电量。

 

2. 主升压变压器(35kV 及以上场站)

纵差保护:启动电流 0.30.6Ie 二次;二次谐波制动 1520%,应对空投涌流;

复合电压闭锁过流(高、中压侧后备);

零序电流、零序电压保护;中性点接地方式不同,定值差异大;

220kV 及以上必须双重化配置电气保护,非电量独立回路。

 

六、逆变器相关保护整定要点(本体逻辑,不进调度定值单)

 

1. LVRT 低电压穿越:

严格执行国标曲线;电压跌落不同深度,输出无功电流按比例;故障期间逆变器不跳闸,按曲线支撑电网;

 

2. 直流侧保护:

光伏直流过压、绝缘监测;反接保护;

 

3. 双馈风机:

Crowbar 撬棒投入阈值整定,与 LVRT 配合;撬棒投入后转子变流器闭锁,要考虑对场站保护测量的影响。

 

七、整定计算容易踩坑清单(工程高频错误)

 

1. ❌ 直接使用同步机短路电流公式计算新能源侧短路,得到虚高短路电流,定值偏大,现场故障拒动。

✅  做法:使用厂家提供变流器限流模型,或者 PSCAD/EMTP 电磁暂态仿真获取故障电流。

 

2. ❌ 低压保护延时设置 0s,电网短时跌落直接批量脱网,违反 LVRT 要求。

✅  低压保护延时必须大于穿越时间窗口。

 

3. ❌ 集电线路电流 I 段速断没有校核最小运行方式,保护范围为零,仍然投入 I 段。

✅  I段无保护范围就退出 I 段,以复压方向过流 II 段做主保护。

 

4. ❌ 不做多工况校核,只用满发工况算定值;零出力、半出力工况灵敏度不合格。

✅ 满发、半发、零出力、储能充放电四种工况全部校验。

 

5. ❌ 不投方向元件,潮流反向时上游保护误跳闸。

10kV 及以上新能源汇集线路,过流后备保护强制投方向元件。

 

6. 把逆变器内置防孤岛当做唯一保护,10kV 场站不配置独立防孤岛装置。

GB/T40586 要求 10kV 及以上宜配置独立装置。

 

 

八、整定输出交付物

完整新能源定值计算书至少包含:

 

1. 系统参数:各电压等级短路容量,变压器参数,CT 变比;

2. 故障电流:电磁暂态仿真得到不同工况下的三相、两相、单相短路电流;

3. 每一项保护:整定公式、可靠系数选取、一次 / 二次定值、延时;

4. 灵敏度校验表(各个运行方式);

5. 保护配合时序图:涉网保护、LVRT、逆变器保护、电网侧保护动作时序;

6. 定值单,提交调度审核。


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