主电源去耦继电器的关键保护功能

你是否与市电并行发电? 您将需要“失去电源”保护。 使用电源去耦继电器对于避免将电力供应到孤岛电网非常重要,从而可能导致设备损坏或安全问题。

 

连接到网格

市场上有很多主电源去耦继电器。 选择适合各种电源连接的应用是非常重要的。 其中包括发电机组和可再生能源,如光伏电站,风力发电机组和其他形式的微型热电联产。 如果设备的设计完全符合公用事业公司的连接要求和法定代码,在与电网并行工作时提供高水平的保护和安全性,同时请注意。

重要的保护功能

过压,欠压(ANSI 27,59)

这些是基于测量电压RMS值的基本保护。 这些保护功能提供了受保护系统是否健康的基本标准。 在主电源保护的情况下,超出限制的电压显示主电源失效。 故障模式可能很多,从安装点附近的短路到功率波动到整个电网区域的大故障。

通常,电压设置分为两个级别,第一级具有“较软”的过/欠电压限制和较长的延迟,而较短的延迟达到100毫秒或更快的反应时间,限制更严格。 2级设置允许在临时电源故障的情况下对电网部分进行所谓的“故障穿越”。

电压不平衡 - 振幅不对称(ANSI 47)

一般来说,要求电压不对称保护作为对过压和欠压保护的补充保护。 在最好的保护产品中,评估电压幅度不平衡,这对一个或两个相位的电压下降很敏感。 这可能发生在例如 在发电机附近发生单相或双相短路的情况下。 因此,它被认为是主电源故障,而且DNOs通常会提供要求的限值和延时值,以通过电压不平衡保护使发电机跳闸。 不平衡功能对角度不对称不敏感。 如果给出这样的要求,则必须使用一些更复杂的方法,如下所述。

正序欠压(ANSI 47)

检测正序电压的降低有时用作检测系统中欠压和不平衡的组合方法。 丹麦是DNO需要正序欠压而非第二(快)阶欠压的国家之一。 要求检测测量电压标称值的60-70%以下的正序电压下降。 这样,系统可以免受大电压下降以及严重的不对称,这是第二级电压保护的完美组合。 在这种情况下,50-60毫秒左右的行程时间是典型的要求。

负序过电压(ANSI 47)

负序电压分量表示具有相反的相量旋转的系统,然后是测量的电压。在电动机或发电机等旋转机械上施加负序电压的电压会产生“寄生”磁场,并沿相反方向旋转,然后旋转轴。这可能会导致机械脉冲,从而损坏轴或

机器的机械部分。电网中负序电压的内容(即不对称)被看作是质量参数之一,并且其超过给定极限的增加被认为是市电故障。由于其性质和对机械旋转部件的影响,该方法也用作发电机或电动机保护。这种保护的常用阈值是测量信号中约20%的负序电压。

另一种使用对称元件的现象是在发电机零负载时检测电网中一个保险丝的损耗。有时候,在调试期间由DNO执行以下测试:在发电机的非负载状态下,将配电变压器上的保险丝拉出,将发电机连接到电网。假设从发电机流出的电流为零,并且电压测量值连接在拉出的保险丝的发电机侧,这不会导致受影响相的电压下降,因此不会出现过/欠电压或振幅不平衡能够检测到这种故障。这种情况下的变化是牵引保险丝后面的条件,这些变化主要由变压器绕组的感应度和容量决定。这种变化导致受影响相位的角度偏移,这可以通过正序或负序评估或它们的比例有效检测:U2 / U1

超频,低频(ANSI 81H,81L)

频率是全局参数,显示大规模电网电压的总体质量,例如, 完整的电气系统。 在无故障情况下,频率不会发生变化,除非发生严重的电网故障,导致该地区的电力系统发生故障。 因此,频移是指示主电源故障的好方法。

频率设置有时需要分两个阶段进行,类似于过电压和欠电压,以便在电网部分出现故障时进行“故障穿越”。

“主电源丢失”保护

无意孤岛的具体情况是自动重合闸以及电力生产和消耗之间的不平衡非常大的情况。这些情况通常需要非常快速的解决方案,并且只能通过频率和电压保护才能得到安全保护。在主电源内自动重合闸的情况下,所连接的发电机在重合期间可能不同步。发电机可能会发生其他损坏风险,通过在其设计容量之上的孤岛区域的完全负载对其进行分步加载。为了这些目的,提供了特定类型的快速保护。在英国,它通常被称为“主电源丢失”(LOM)保护。所要求的LOM保护是矢量位移和/或ROCOF,这在英国和其他欧洲国家主要要求的是矢量位移。更多地需要矢量位移。随着分布式发电设备数量的增加,其中许多是基于逆变器的设备(太阳能植物,风力涡轮机),对保护继电器的要求正在持续增长,要求采用越来越严格和复杂的方法来检测孤岛情况,例如积极的反孤岛方法。

向量转换(ANSI 78)

向量转换是LOM保护之一。 它基于同步发电机位移角的偏移原理,提供非常快速的电网故障检测(几十毫秒内)。 位移角是转子的磁场与定子绕组的旋转磁场之间的角度,并且与发电机的负载强烈地相关。 在这种负载变化的情况下,位移角度立即“跳跃”。 与也可能发生的频率变化相比,这种跳变是一种即时现象,并且被检测为测量电压正弦曲线的移位 - 矢量移位或矢量跳变。 它允许几乎立即断开非常快的故障,从而防止在延迟频率或电压保护期间无法防止的严重损坏。

频率变化率(df / dt,ROCOF,ANSI 81R)

ROCOF是LOM检测的第二种最常用的方法。 原则上,该方法使用类似矢量移位的评估方法,但检测到的物理现象不同。 它可以计算发生器由于其负载的突然变化而引起的速度变化,以及主电源的无意损失,这通常能够将频率保持在稳定的水平上.ROCOF是一种快速保护,与矢量移位类似 与矢量移位不同,计算需要一定的时间进行评估。

Petra Piclova
Petra Piclova
Renewable Energy segment manager