摘 要:在“碳達峰"、“碳中和"的雙碳背景下,為了避免化石能源的直接燃燒導致氣候變化,新能源將作為新型電力系統供電的主體。為了保證新型電力系統的可靠運行,配置微機保護裝置和電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置有效監測電力系統的運行狀況,并實(shí)時(shí)記錄電力系統出現故障的位置及性質(zhì),從而為故障的快速處理提供有效的參考信息。本文介紹的防孤島保護裝置和電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置,可以針對高碑店沼氣發(fā)電項目中不同的對象提供相應的保護,能大大提高變電站運行的可靠性、安全性和供電質(zhì)量,有利于實(shí)現變電站綜合自動(dòng)化,實(shí)現無(wú)人或少人值班。
關(guān)鍵詞:新能源;沼氣發(fā)電;防孤島保護裝置;電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置
1 項目概況
高碑店污水處理廠(chǎng)位于北京市朝陽(yáng)區高碑店鄉境內。是北京市較大的污水處理廠(chǎng),也是我國第三大的污水處理廠(chǎng)。高碑店污水處理廠(chǎng)一期工程于1993年10月24日竣工投產(chǎn),處理能力50萬(wàn)立方米/d。二期工程于1999年年底竣工投產(chǎn),處理能力為100萬(wàn)立方米/d。北京市每天產(chǎn)生污水 250 多萬(wàn)噸,近一半的污水在這里進(jìn)行處理。高碑店污水處理廠(chǎng)污水系統流域面積96平方公里,服務(wù)人口240萬(wàn)人,占地68公頃,匯集北京市南部地區的大部分生活污水、東郊工業(yè)區和化工路的全部污水。
本項目位于北京市朝陽(yáng)區高碑店鎮小郊亭社區小郊亭村1號高碑店污水處理廠(chǎng)內。高碑店污水處理廠(chǎng)內有3座總配電室,分別為高碑店污水總配電室、高碑店再生水廠(chǎng)總配電室、高碑店水廠(chǎng)總配電室。電纜進(jìn)出線(xiàn)方式為下進(jìn)線(xiàn)下出線(xiàn)。
2 產(chǎn)品需求
本沼氣發(fā)電系統接入用戶(hù)配電網(wǎng)會(huì )對當地電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響,包括諧波、電壓偏差、電壓波動(dòng)和電壓不平衡度等方面。同時(shí)本項目電站應具備快速檢測孤島并斷開(kāi)與電網(wǎng)連接的能力。且當10kV線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí),線(xiàn)路保護應能快速動(dòng)作,滿(mǎn)足故障時(shí)快速可靠切除故障的要求。
該項目為沼氣發(fā)電,“自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)",故在進(jìn)線(xiàn)柜配置AM5SE-IS防孤島保護裝置,實(shí)現逆功率保護、失壓保護功能,并與本段發(fā)電并網(wǎng)柜實(shí)現電氣聯(lián)鎖;配置APView500電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置監測電網(wǎng)側電能質(zhì)量是否正常,如電壓閃變、電壓中斷、電壓暫降等。在并網(wǎng)柜配置AM5SE-F線(xiàn)路保護裝置,實(shí)現過(guò)流、零流等保護功能,并與本段進(jìn)線(xiàn)及母聯(lián)柜實(shí)現電氣聯(lián)鎖。在發(fā)電機柜配置APView500PV電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置監測發(fā)電側電能質(zhì)量情況,如諧波、電壓偏差、頻率偏差等。當供電系統上產(chǎn)生逆功率、失壓、過(guò)流等故障及電能質(zhì)量異?,F象時(shí),保護裝置和電能質(zhì)量監測裝置都會(huì )及時(shí)反饋。
這幾款裝置主要通過(guò)以下功能實(shí)現對高壓柜的設備運行情況實(shí)時(shí)監視和保護:
產(chǎn)品型號 | 產(chǎn)品功能 |
AM5SE-F 線(xiàn)路保護裝置 | 三段式過(guò)流保護(可經(jīng)低壓閉鎖,可帶方向)、反時(shí)限過(guò)流保護(可經(jīng)低壓閉鎖)、兩段式零序I01過(guò)流/反時(shí)限過(guò)流保護、兩段式零序I02過(guò)流/反時(shí)限過(guò)流保護、重合閘、后加速過(guò)流保護(可經(jīng)低壓閉鎖)、過(guò)負荷告警、過(guò)負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過(guò)電壓保護、零序過(guò)壓保護、逆功率保護、頻率保護(低頻減載/高頻保護)、PT斷線(xiàn)告警、控制回路斷線(xiàn)告警、FC回路配合的過(guò)流閉鎖功能、檢同期 |
AM5SE-IS 防孤島保護裝置 | 兩段式低電壓、兩段式過(guò)電壓、兩段式低頻保護、兩段式高頻保護、兩段式逆功率保護、有壓自動(dòng)合閘、頻率突變跳閘功能等 |
APView500 電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置 | 穩態(tài)數據:電壓、電流有效值;有功、無(wú)功、視在功率/電能、功率因數;電流、電壓不平衡度;電壓偏差;頻率偏差;2-63次諧波;0.5-62.5次間諧波;高頻次諧波、電壓閃變(短閃變、長(cháng)閃變)、電壓波動(dòng) 暫態(tài)數據:電壓中斷;電壓暫降;電壓暫升 瞬態(tài)數據:電壓瞬態(tài);電流瞬態(tài) |
APView500PV 電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置 | 穩態(tài)數據:直流分量;電壓、電流有效值;有功、無(wú)功、視在功率/電能、功率因數;電流、電壓不平衡度;電壓偏差;頻率偏差;2-63次諧波;0.5-62.5次間諧波;高頻次諧波、電壓閃變(短閃變、長(cháng)閃變)、電壓波動(dòng) 暫態(tài)數據:電壓中斷;電壓暫降;電壓暫升 |
3 產(chǎn)品方案
該沼氣發(fā)電項目共有3個(gè)總配電室,分別為再生水區總變一、再生水區總變二和污水區總變二。共安裝4臺內燃發(fā)電機組,通過(guò)4個(gè)并網(wǎng)點(diǎn),采用10kV電壓等級的單母線(xiàn)分段系統接入用戶(hù)內部系統。供電系統圖及配置如下:
3座工程所設微機保護、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置型號與數量如下:
開(kāi)關(guān)柜編號 | 裝置型號 | 裝置數量 | 安裝方式 |
再生水區總變一 | |||
3ZB1-2HP I段進(jìn)線(xiàn)柜 | AM5SE-IS | 1臺 | 就地安裝 |
APView500 | 1臺 | 就地安裝 | |
3ZB1-21HP II段進(jìn)線(xiàn)柜 | AM5SE-IS | 1臺 | 就地安裝 |
APView500 | 1臺 | 就地安裝 | |
3ZB1-10HP 并網(wǎng)柜 | AM5SE-F | 1臺 | 就地安裝 |
3ZB1-11HP 并網(wǎng)柜 | AM5SE-F | 1臺 | 就地安裝 |
再生水區總變二 | |||
3ZB2-2HP I段進(jìn)線(xiàn)柜 | AM5SE-IS | 1臺 | 就地安裝 |
APView500 | 1臺 | 就地安裝 | |
3ZB2-20HP 并網(wǎng)柜 | AM5SE-F | 1臺 | 就地安裝 |
污水區總變二 | |||
3GG I段進(jìn)線(xiàn)柜 | AM5SE-IS | 1臺 | 組屏安裝 污水區總變二屏 |
APView500 | 1臺 | ||
AMC96L | 1臺 | ||
1-1GG 并網(wǎng)柜 | AM5SE-F | 1臺 | 就地安裝 |
沼氣發(fā)電機房配電室 | |||
AH04 1#發(fā)電機柜 | APView500PV | 1臺 | 組屏安裝 安全自動(dòng)裝置屏 |
AH09 2#發(fā)電機柜 | APView500PV | 1臺 | |
AH14 3#發(fā)電機柜 | APView500PV | 1臺 | |
AH19 4#發(fā)電機柜 | APView500PV | 1臺 | |
AM5SE-K | 1臺 |
4 現場(chǎng)安裝圖片
本項目燃氣發(fā)電機組所需電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置組屏安裝,污水區總變二進(jìn)線(xiàn)柜裝置組屏安裝,其余產(chǎn)品就地分散安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜上,現場(chǎng)安裝如下圖所示,該項目已于2023年送電使用,運行正常。
圖4 裝置就地和組屏現場(chǎng)安裝圖片
5 結語(yǔ)
隨著(zhù)全球工業(yè)化和城市化的加快,人類(lèi)生活會(huì )產(chǎn)生大量的溫室氣體排放,導致全球氣溫不斷上升。為了應對氣候的變化,“碳達峰"、“碳中和"成為了各國實(shí)現減排和應對氣候變化的主要目標和路徑。新能源作為新型電力系統供電的主體,其系統的可靠運行是至關(guān)重要的。微機保護裝置和電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置能有效監測電力系統的運行狀況,并實(shí)時(shí)記錄電力系統出現故障的位置及性質(zhì),從而為故障的快速處理提供有效的參考信息。本文介紹的微機保護裝置和電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置,可以針對高碑店沼氣發(fā)電項目中不同的對象提供相應的保障,不但提高了供電的可靠性,使整個(gè)配電工程實(shí)現了綜合自動(dòng)化,還有效地降低了工作人員的勞動(dòng)強度。
參考文獻
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運維解決方案.2021.11月版
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