一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電網(wǎng)新能源接入與控制技術(shù)領(lǐng)域，針對移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置的結(jié)構(gòu)和各主要部件的運行特點，設(shè)計可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊的過電壓防護系統(tǒng)，保證電網(wǎng)及試驗裝置的運行安全性。本發(fā)明的分布式過電壓防護系統(tǒng)包括系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)、裝置操作過電壓防護系統(tǒng)和電抗器過電壓防護系統(tǒng)。系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)包括系統(tǒng)進線避雷器組F1和系統(tǒng)出線避雷器組F2。裝置操作過電壓防護系統(tǒng)包括限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4。電抗器過電壓防護系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置在移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置中各電抗器上的分段式并聯(lián)避雷器組F5—F6。
【專利說明】
一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)新能源接入與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著光伏發(fā)電的快速發(fā)展，其占電網(wǎng)供電比例逐年上升，大型集中式光伏電站并網(wǎng)發(fā)電成為發(fā)展的主流，大規(guī)模集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電對接入電網(wǎng)的影響已不能忽略。這就要求并網(wǎng)運行的大規(guī)模光伏發(fā)電應(yīng)具備良好的電網(wǎng)適應(yīng)能力，尤其應(yīng)具備低電壓穿越能力。如果不具備該項能力，當電網(wǎng)發(fā)生擾動或故障時，大量光伏電站會在短時間內(nèi)切除，導致系統(tǒng)潮流發(fā)生大幅變化，造成電網(wǎng)電壓和頻率波動加劇，使得電網(wǎng)故障惡化，甚至可能引起大面積的停電事故。為了保證光伏電站大規(guī)模接入后電網(wǎng)的穩(wěn)定，國家標準GB/T19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中明確要求光伏電站具備低電壓穿越能力:在電網(wǎng)故障并導致并網(wǎng)點電壓驟降至一定值的情況下仍能夠不脫離電網(wǎng)而持續(xù)穩(wěn)定運行，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個低電壓階段。
[0003]光伏電站的低電壓穿越能力需要通過試驗的方式來驗證，基于阻抗分壓式的光伏電站移動式低電壓穿越試驗裝置目前在光伏電站低電壓穿越現(xiàn)場試驗中得到了廣泛的應(yīng)用。試驗時，低電壓穿越試驗裝置串接在電網(wǎng)和光伏發(fā)電升壓變壓器之間，通過產(chǎn)生可控電網(wǎng)系統(tǒng)短路，在光伏發(fā)電機端產(chǎn)生特定的電網(wǎng)電壓跌落，具體可描述為:試驗裝置通過向投入限流電抗器來限制短路試驗對電網(wǎng)的影響，通過投入短路電抗器制造可控短路，產(chǎn)生電網(wǎng)電壓跌落故障。改變限流電抗器和短路電抗器的值，就可以改變電壓跌落的幅度。該類型裝置原理簡單，現(xiàn)場接線方便，易于操作。為滿足現(xiàn)場試驗要求，整個低電壓穿越試驗裝置集成設(shè)計在標準集裝箱內(nèi)，可通過陸運及海運形式運送至任何現(xiàn)場開展試驗，因此，整套試驗裝置的設(shè)計對設(shè)備尺寸及空間要求限定較為嚴格。由于光伏發(fā)電低電壓穿越試驗現(xiàn)場多分布在高海拔地域及開闊平坦地帶，多易發(fā)生雷擊事件，因此針對該移動試驗裝置設(shè)計可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊的過電壓防護系統(tǒng)，保證電網(wǎng)及試驗裝置的運行安全性，同時兼顧裝置的緊湊性兩方面都有著十分重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置的結(jié)構(gòu)和各主要部件的運行特點，設(shè)計可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊的過電壓防護系統(tǒng)，保證電網(wǎng)及試驗裝置的運行安全性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，包括系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)、裝置操作過電壓防護系統(tǒng)和電抗器過電壓防護系統(tǒng)。
[0006]系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)包括系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2。系統(tǒng)進線避雷器組Fl配置于移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置進線開關(guān)Kl的前端，系統(tǒng)出線避雷器組F2配置于移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置出線開關(guān)K2的后端。
[0007]裝置操作過電壓防護系統(tǒng)包括限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4。限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4分別設(shè)置在移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置中限流電抗器Xl和短路電抗器X2與開關(guān)柜的連接點上。
[0008]電抗器過電壓防護系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置在移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置中各電抗器上的分段式并聯(lián)避雷器組F5—F6。
[0009]具體的，系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2分別為采用一臺組合式避雷器實現(xiàn)相間及相對地的防雷配置。
[0010]具體的，系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2分別為采用多只單體避雷器拼裝組合實現(xiàn)在三相不接地系統(tǒng)中相間及相對地的防雷配置。
[0011]具體的，限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4分別為并聯(lián)的多只單體避雷器。
[0012]具體的，分段式并聯(lián)避雷器組F5—F6分別包括兩只單體避雷器，兩只單體避雷器呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0013]具體的，單體避雷器為有管型避雷器、閥型避雷器或氧化鋅避雷器。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明在試驗裝置的進線接入點A(即進線開關(guān)Kl的前端)處配置系統(tǒng)進線避雷器組，用于保護試驗裝置整體的絕緣，免受雷電過電壓和試驗裝置所在電網(wǎng)產(chǎn)生的外部操作過電壓對試驗裝置的損害。在試驗裝置的出線輸出點B(即出線開關(guān)K2的后端)配置系統(tǒng)出線避雷器組，用于防止雷電過電壓和試驗裝置所接入的發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的外部操作過電壓對試驗裝置的損害。當電網(wǎng)遭受雷擊或出現(xiàn)操作過電壓時，過電壓波會沿著電力線路進入試驗裝置，并最先傳輸至裝置的進線或出線避雷器組，此時，避雷器組檢測到過電壓并立即動作接地，將雷電或過電壓能量迅速通過大地傳導并消耗，此后，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，避雷器迅速截止接地，電網(wǎng)系統(tǒng)及試驗裝置恢復(fù)至正常運行狀態(tài)，從而使試驗裝置免受雷擊并避免過電壓對試驗裝置絕緣造成嚴重傷害。配置系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)在有效保護試驗裝置免受外部過電壓損害的同時，也可以有效消除試驗裝置內(nèi)部產(chǎn)生的過電壓，防止內(nèi)部過電壓對電網(wǎng)及發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓損傷。
[0015]本發(fā)明在每組電抗器與開關(guān)柜的連接點(即旁路開關(guān)K3后端及短路開關(guān)K4后端)處并聯(lián)操作過電壓避雷器(包括限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4)以抑制開關(guān)柜的操作過電壓。當開關(guān)柜投切電抗器產(chǎn)生操作過電壓時，操作過電壓避雷器迅速動作接地，將過電壓能量經(jīng)由大地傳導并釋放，從而有效抑制設(shè)備的操作過電壓，保證試驗設(shè)備不會因為正常的頻繁操作損壞，波及試驗設(shè)備及接入系統(tǒng)的安全。
[0016]本發(fā)明為防止電抗器遭受過電壓等損傷，設(shè)計電抗器過電壓防護系統(tǒng)。針對電抗器分段結(jié)構(gòu)及運行特點，對每臺電抗器設(shè)計分段式并聯(lián)避雷器組F5—F6，實現(xiàn)電抗器整體過電壓防護。
[0017]本發(fā)明依據(jù)試驗裝置接入電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓水平及設(shè)備運行可能產(chǎn)生的操作過電壓水平，確定配置避雷器的性能參數(shù)，可選用有管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等。
【附圖說明】
[0018]圖1為移動式低電壓穿越試驗裝置一次系統(tǒng)組成示意圖。
[0019]圖2為系統(tǒng)進出線避雷器組電氣位置圖。
[0020]圖3為裝置操作過電壓避雷器組電氣位置圖。
[0021 ]圖4為本發(fā)明的分布式過電壓防護系統(tǒng)配置示意圖。
[0022]其中，K1一進線開關(guān)，Κ2 一出線開關(guān)，Κ3 一旁路開關(guān)，K4 一短路開關(guān)，F(xiàn)1 一系統(tǒng)進線避雷器組，F(xiàn)2—系統(tǒng)出線避雷器組，F(xiàn)3—限流電抗避雷器組，F(xiàn)4—短路電抗避雷器組，F(xiàn)5—分段式并聯(lián)避雷器組，F(xiàn)6—分段式并聯(lián)避雷器組，A—進線接入點，B—出線輸出點，O—測試點;進線接入點A的左側(cè)為電網(wǎng)側(cè)，出線輸出點B的右側(cè)為發(fā)電測。
【具體實施方式】
[0023]實施例針對35kV_l.5MW光伏電站低電壓穿越試驗裝置進行過電壓防護系統(tǒng)設(shè)計，全部避雷器防護系統(tǒng)的配置電氣位置如圖4所示。具體設(shè)計與配置內(nèi)容如下:
1.系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)
整個低電壓穿越試驗裝置主要由限流電抗器、短路電抗器及開關(guān)柜組合構(gòu)成，其電氣一次系統(tǒng)單線圖如圖1所示。系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2兩部分，兩套避雷器組分別配置于進線開關(guān)Kl的前端和出線開關(guān)K2的后端，電氣位置如圖2所示。兩套避雷器組均為采用多只單體避雷器拼裝組合實現(xiàn)在三相不接地系統(tǒng)中相間及相對地的防雷配置。避雷器全部采用復(fù)合材料無間隙氧化鋅避雷器，該類型氧化鋅避雷器具備靈敏的動作特性，且其復(fù)合材料的外護套具備優(yōu)異的耐氣候、耐臭氧、耐電弧特性，其表面呈憎水性，具備良好的耐污性能，尤其適用于光伏電站移動試驗裝置高風沙及強輻照環(huán)境下使用。
[0024]依據(jù)試驗裝置系統(tǒng)運行方式，實施例中進出線避雷器組也可采用組合式避雷器組結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相間及相對地的過電壓防雷配置，有效保護試驗裝置免收外部過電壓損害的同時，也可以有效消除試驗裝置內(nèi)部產(chǎn)生的過電壓，防止內(nèi)部過電壓對電網(wǎng)及發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓損傷。
[0025]2.操作過電壓防護系統(tǒng)
鑒于裝置對空間尺寸的嚴格要求，試驗裝置配置的開關(guān)柜組合一般采用SF6氣體絕緣真空斷路器柜。通過開關(guān)柜投切電抗器時，由于電抗器電流無法突變的特性，容易在開關(guān)分合點產(chǎn)生操作過電壓，該操作過電壓可能為系統(tǒng)正常電壓的1-3倍，嚴重損傷設(shè)備的絕緣性能，降低設(shè)備運行安全性。實施例的35kV-1.5Mff光伏電站低電壓穿越試驗裝置配備多臺SF6氣體絕緣真空斷路器組合，為防止開關(guān)柜投切電抗器產(chǎn)生的操作過電壓損傷設(shè)備的絕緣性能，依據(jù)試驗裝置運行特點，在試驗裝置中操作過電壓防護系統(tǒng):在每組電抗器與開關(guān)柜的連接點(即旁路開關(guān)K3后端及短路開關(guān)K4后端)處共并聯(lián)6只操作過電壓避雷器，該避雷器采用復(fù)合材料無間隙氧化鋅避雷器，該避雷器滿足35kV電壓等級運行要求，可有效抑制系統(tǒng)操作過電壓對開關(guān)柜及電抗器的沖擊損傷，保證設(shè)備運行安全。
[0026]3.電抗器過電壓防護系統(tǒng)
低電壓穿越試驗裝置的電抗器一般采用環(huán)氧樹脂澆注干式空心電抗器，為實現(xiàn)多種電壓跌落深度，都采用多抽頭分段結(jié)構(gòu)。35kV-1.5MW光伏電站低電壓穿越試驗裝置的電抗器采用三抽頭環(huán)氧樹脂澆注干式空心電抗器，額定運行電壓35kV。針對電抗器分段結(jié)構(gòu)及運行特點，裝置在每臺電抗器并聯(lián)加裝了兩只硅橡膠絕緣氧化鋅避雷器組，兩只避雷器呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對電抗器各段及整體的過電壓防護，單臺避雷器額定電壓為20kV。
[0027]以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應(yīng)當被認為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，其特征在于其包括系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)、裝置操作過電壓防護系統(tǒng)和電抗器過電壓防護系統(tǒng)； 所述系統(tǒng)進出線防雷系統(tǒng)包括系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2，所述系統(tǒng)進線避雷器組Fl配置于移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置進線開關(guān)Kl的前端，所述系統(tǒng)出線避雷器組F2配置于移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置出線開關(guān)K2的后端； 所述裝置操作過電壓防護系統(tǒng)包括限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4，所述限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4分別設(shè)置在移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置中限流電抗器Xl和短路電抗器X2與開關(guān)柜的連接點上； 所述電抗器過電壓防護系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置在移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置中各電抗器上的分段式并聯(lián)避雷器組F5—F6。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2分別為采用一臺組合式避雷器實現(xiàn)相間及相對地的防雷配置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進線避雷器組Fl和系統(tǒng)出線避雷器組F2分別為采用多只單體避雷器拼裝組合實現(xiàn)在三相不接地系統(tǒng)中相間及相對地的防雷配置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，其特征在于所述限流電抗避雷器組F3和短路電抗避雷器組F4分別為并聯(lián)的多只單體避雷器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，其特征在于所述分段式并聯(lián)避雷器組F5—F6分別包括兩只單體避雷器，兩只所述單體避雷器呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求3—5所述的任意一種移動式光伏電站低電壓穿越試驗裝置分布式過電壓防護系統(tǒng)，其特征在于所述單體避雷器為有管型避雷器、閥型避雷器或氧化鋅避雷器。
【文檔編號】H02H9/02GK105958457SQ201610382415
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】胡文平, 王磊, 高駿, 周文
【申請人】國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗所