CN105958457A - 一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护*** - Google Patents

一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及电网新能源接入与控制技术领域，针对移动式光伏电站低电压穿越试验装置的结构和各主要部件的运行特点，设计可靠性高、结构紧凑的过电压防护***，保证电网及试验装置的运行安全性。本发明的分布式过电压防护***包括***进出线防雷***、装置操作过电压防护***和电抗器过电压防护***。***进出线防雷***包括***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2。装置操作过电压防护***包括限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4。电抗器过电压防护***包括并联设置在移动式光伏电站低电压穿越试验装置中各电抗器上的分段式并联避雷器组F5—F6。

Description

一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***
技术领域
本发明涉及电网新能源接入与控制技术领域，特别涉及一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***。
背景技术
近年来随着光伏发电的快速发展，其占电网供电比例逐年上升，大型集中式光伏电站并网发电成为发展的主流，大规模集中式光伏并网发电对接入电网的影响已不能忽略。这就要求并网运行的大规模光伏发电应具备良好的电网适应能力，尤其应具备低电压穿越能力。如果不具备该项能力，当电网发生扰动或故障时，大量光伏电站会在短时间内切除，导致***潮流发生大幅变化，造成电网电压和频率波动加剧，使得电网故障恶化，甚至可能引起大面积的停电事故。为了保证光伏电站大规模接入后电网的稳定，国家标准GB/T 19964-2012《光伏发电站接入电力***技术规定》中明确要求光伏电站具备低电压穿越能力：在电网故障并导致并网点电压骤降至一定值的情况下仍能够不脱离电网而持续稳定运行，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压阶段。
光伏电站的低电压穿越能力需要通过试验的方式来验证，基于阻抗分压式的光伏电站移动式低电压穿越试验装置目前在光伏电站低电压穿越现场试验中得到了广泛的应用。试验时，低电压穿越试验装置串接在电网和光伏发电升压变压器之间，通过产生可控电网***短路，在光伏发电机端产生特定的电网电压跌落，具体可描述为：试验装置通过向投入限流电抗器来限制短路试验对电网的影响，通过投入短路电抗器制造可控短路，产生电网电压跌落故障。改变限流电抗器和短路电抗器的值，就可以改变电压跌落的幅度。该类型装置原理简单，现场接线方便，易于操作。为满足现场试验要求，整个低电压穿越试验装置集成设计在标准集装箱内，可通过陆运及海运形式运送至任何现场开展试验，因此，整套试验装置的设计对设备尺寸及空间要求限定较为严格。由于光伏发电低电压穿越试验现场多分布在高海拔地域及开阔平坦地带，多易发生雷击事件，因此针对该移动试验装置设计可靠性高、结构紧凑的过电压防护***，保证电网及试验装置的运行安全性，同时兼顾装置的紧凑性两方面都有着十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对移动式光伏电站低电压穿越试验装置的结构和各主要部件的运行特点，设计可靠性高、结构紧凑的过电压防护***，保证电网及试验装置的运行安全性。
本发明的技术方案为：
一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，包括***进出线防雷***、装置操作过电压防护***和电抗器过电压防护***。
***进出线防雷***包括***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2。***进线避雷器组F1配置于移动式光伏电站低电压穿越试验装置进线开关K1的前端，***出线避雷器组F2配置于移动式光伏电站低电压穿越试验装置出线开关K2的后端。
装置操作过电压防护***包括限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4。限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4分别设置在移动式光伏电站低电压穿越试验装置中限流电抗器X1和短路电抗器X2与开关柜的连接点上。
电抗器过电压防护***包括并联设置在移动式光伏电站低电压穿越试验装置中各电抗器上的分段式并联避雷器组F5—F6。
具体的，***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2分别为采用一台组合式避雷器实现相间及相对地的防雷配置。
具体的，***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2分别为采用多只单体避雷器拼装组合实现在三相不接地***中相间及相对地的防雷配置。
具体的，限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4分别为并联的多只单体避雷器。
具体的，分段式并联避雷器组F5—F6分别包括两只单体避雷器，两只单体避雷器呈串联结构。
具体的，单体避雷器为有管型避雷器、阀型避雷器或氧化锌避雷器。
本发明的有益效果：
本发明在试验装置的进线接入点A（即进线开关K1的前端）处配置***进线避雷器组，用于保护试验装置整体的绝缘，免受雷电过电压和试验装置所在电网产生的外部操作过电压对试验装置的损害。在试验装置的出线输出点B（即出线开关K2的后端）配置***出线避雷器组，用于防止雷电过电压和试验装置所接入的发电***产生的外部操作过电压对试验装置的损害。当电网遭受雷击或出现操作过电压时，过电压波会沿着电力线路进入试验装置，并最先传输至装置的进线或出线避雷器组，此时，避雷器组检测到过电压并立即动作接地，将雷电或过电压能量迅速通过大地传导并消耗，此后，电网电压恢复正常，避雷器迅速截止接地，电网***及试验装置恢复至正常运行状态，从而使试验装置免受雷击并避免过电压对试验装置绝缘造成严重伤害。配置***进出线防雷***在有效保护试验装置免受外部过电压损害的同时，也可以有效消除试验装置内部产生的过电压，防止内部过电压对电网及发电***产生过电压损伤。
本发明在每组电抗器与开关柜的连接点（即旁路开关K3后端及短路开关K4后端）处并联操作过电压避雷器（包括限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4）以抑制开关柜的操作过电压。当开关柜投切电抗器产生操作过电压时，操作过电压避雷器迅速动作接地，将过电压能量经由大地传导并释放，从而有效抑制设备的操作过电压，保证试验设备不会因为正常的频繁操作损坏，波及试验设备及接入***的安全。
本发明为防止电抗器遭受过电压等损伤，设计电抗器过电压防护***。针对电抗器分段结构及运行特点，对每台电抗器设计分段式并联避雷器组F5—F6，实现电抗器整体过电压防护。
本发明依据试验装置接入电网的***电压水平及设备运行可能产生的操作过电压水平，确定配置避雷器的性能参数，可选用有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。
附图说明
图1为移动式低电压穿越试验装置一次***组成示意图。
图2为***进出线避雷器组电气位置图。
图3为装置操作过电压避雷器组电气位置图。
图4为本发明的分布式过电压防护***配置示意图。
其中，K1—进线开关，K2—出线开关，K3—旁路开关，K4—短路开关，F1—***进线避雷器组，F2—***出线避雷器组，F3—限流电抗避雷器组，F4—短路电抗避雷器组，F5—分段式并联避雷器组，F6—分段式并联避雷器组，A—进线接入点，B—出线输出点，O—测试点；进线接入点A的左侧为电网侧，出线输出点B的右侧为发电测。
具体实施方式
实施例针对35kV-1.5MW光伏电站低电压穿越试验装置进行过电压防护***设计，全部避雷器防护***的配置电气位置如图4所示。具体设计与配置内容如下：
1.***进出线防雷***
整个低电压穿越试验装置主要由限流电抗器、短路电抗器及开关柜组合构成，其电气一次***单线图如图1所示。***进出线防雷***主要包括***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2两部分，两套避雷器组分别配置于进线开关K1的前端和出线开关K2的后端，电气位置如图2所示。两套避雷器组均为采用多只单体避雷器拼装组合实现在三相不接地***中相间及相对地的防雷配置。避雷器全部采用复合材料无间隙氧化锌避雷器，该类型氧化锌避雷器具备灵敏的动作特性，且其复合材料的外护套具备优异的耐气候、耐臭氧、耐电弧特性，其表面呈憎水性，具备良好的耐污性能，尤其适用于光伏电站移动试验装置高风沙及强辐照环境下使用。
依据试验装置***运行方式，实施例中进出线避雷器组也可采用组合式避雷器组结构实现相间及相对地的过电压防雷配置，有效保护试验装置免收外部过电压损害的同时，也可以有效消除试验装置内部产生的过电压，防止内部过电压对电网及发电***产生过电压损伤。
2.操作过电压防护***
鉴于装置对空间尺寸的严格要求，试验装置配置的开关柜组合一般采用SF6气体绝缘真空断路器柜。通过开关柜投切电抗器时，由于电抗器电流无法突变的特性，容易在开关分合点产生操作过电压，该操作过电压可能为***正常电压的1-3倍，严重损伤设备的绝缘性能，降低设备运行安全性。实施例的35kV-1.5MW光伏电站低电压穿越试验装置配备多台SF6气体绝缘真空断路器组合，为防止开关柜投切电抗器产生的操作过电压损伤设备的绝缘性能，依据试验装置运行特点，在试验装置中操作过电压防护***：在每组电抗器与开关柜的连接点（即旁路开关K3后端及短路开关K4后端）处共并联6只操作过电压避雷器，该避雷器采用复合材料无间隙氧化锌避雷器，该避雷器满足35kV电压等级运行要求，可有效抑制***操作过电压对开关柜及电抗器的冲击损伤，保证设备运行安全。
3.电抗器过电压防护***
低电压穿越试验装置的电抗器一般采用环氧树脂浇注干式空心电抗器，为实现多种电压跌落深度，都采用多抽头分段结构。35kV-1.5MW光伏电站低电压穿越试验装置的电抗器采用三抽头环氧树脂浇注干式空心电抗器，额定运行电压35kV。针对电抗器分段结构及运行特点，装置在每台电抗器并联加装了两只硅橡胶绝缘氧化锌避雷器组，两只避雷器呈串联结构，实现对电抗器各段及整体的过电压防护，单台避雷器额定电压为20kV。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，其特征在于其包括***进出线防雷***、装置操作过电压防护***和电抗器过电压防护***；
所述***进出线防雷***包括***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2，所述***进线避雷器组F1配置于移动式光伏电站低电压穿越试验装置进线开关K1的前端，所述***出线避雷器组F2配置于移动式光伏电站低电压穿越试验装置出线开关K2的后端；
所述装置操作过电压防护***包括限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4，所述限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4分别设置在移动式光伏电站低电压穿越试验装置中限流电抗器X1和短路电抗器X2与开关柜的连接点上；
所述电抗器过电压防护***包括并联设置在移动式光伏电站低电压穿越试验装置中各电抗器上的分段式并联避雷器组F5—F6。
2.根据权利要求1所述的一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，其特征在于所述***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2分别为采用一台组合式避雷器实现相间及相对地的防雷配置。
3.根据权利要求1所述的一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，其特征在于所述***进线避雷器组F1和***出线避雷器组F2分别为采用多只单体避雷器拼装组合实现在三相不接地***中相间及相对地的防雷配置。
4.根据权利要求1所述的一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，其特征在于所述限流电抗避雷器组F3和短路电抗避雷器组F4分别为并联的多只单体避雷器。
5.根据权利要求1所述的一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，其特征在于所述分段式并联避雷器组F5—F6分别包括两只单体避雷器，两只所述单体避雷器呈串联结构。
6.根据权利要求3—5所述的任意一种移动式光伏电站低电压穿越试验装置分布式过电压防护***，其特征在于所述单体避雷器为有管型避雷器、阀型避雷器或氧化锌避雷器。
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