防孤島保護裝置的整定計算需結合電網參數、設備特性及國家標準，通過科學設定電壓、頻率、時間等閾值，確保在孤島發生時快速切斷并網點。以下從核心參數、計算方法、典型案例及注意事項四方面展開說明：

一、核心整定參數

1. 電壓保護閾值

• 過電壓定值：通常設為額定電壓的110%-120%（如380V系統為418-456V），動作時間≤0.2秒。

• 低電壓定值：設為額定電壓的80%-90%（如380V系統為304-342V），動作時間≤0.2秒。

• 依據：GB/T 19964-2012要求電壓保護范圍為±10%額定值，動作時間≤2秒，但實際工程中為提高安全性，常縮短至0.2秒。

2. 頻率保護閾值

• 過頻率定值：設為額定頻率的102%-105%（如50Hz系統為51-52.5Hz），動作時間≤0.2秒。

• 低頻率定值：設為額定頻率的95%-98%（如50Hz系統為48-49.5Hz），動作時間≤0.2秒。

• 依據：IEEE 1547標準要求頻率保護范圍49.5-50.5Hz，動作時間≤0.16-2秒。

3. 頻率突變閾值

• 當頻率變化率（df/dt）超過設定值（如1Hz/s）時，觸發保護動作，動作時間≤0.1秒。

• 作用：快速識別孤島導致的頻率突變，避免被動檢測盲區。

4. 逆功率保護閾值

• 當檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時，光伏系統應在2秒內自動降低出力或停機。

• 依據：GB/T 50865規定逆功率保護動作時間≤2秒。

5. 時間參數

• 孤島檢測時間：≤2秒（國網Q/GDW 617要求），部分裝置可達0.1秒。

• 重合閘時間：電網恢復后延時5分鐘自動合閘，確保穩定性。

二、整定計算方法

1. 電壓保護計算

• 公式：

其中，$ U_{text{N}} $為額定電壓，$ alpha $為保護閾值比例（如過電壓取10%，低電壓取-20%）。

• 示例：380V系統過電壓定值為 $380\times 1.1=418V$，低電壓定值為 $380\times 0.8=304V$。

2. 頻率保護計算

• 公式：

其中，$ f_{text{N}} $為額定頻率（50Hz），$ beta $為保護閾值比例（如過頻率取2%，低頻率取-2%）。

• 示例：50Hz系統過頻率定值為 $50\times 1.02=51Hz$，低頻率定值為 $50\times 0.98=49Hz$。

3. 頻率突變保護計算

• 公式：

其中，$ Delta f $為頻率變化量（如1Hz），$ Delta t $為時間變化量（如1秒），設定 $ Delta f_{text{set}} geq 1Hz/s $ 時觸發保護。

4. 逆功率保護計算

• 公式：

其中，$ P_{text{N}} $為額定輸出功率，當逆向功率 $ P_{text{reverse}} $ 超過閾值時動作。

三、典型案例分析

案例背景：某500kW分布式光伏電站，接入10kV電網，線路阻抗0.2Ω/km，線路長度5km，電網短路容量500MVA。
整定步驟：

1. 電壓保護：

• 過電壓定值：$10kV\times 1.1=11kV$，動作時間0.2秒。

• 低電壓定值：$10kV\times 0.8=8kV$，動作時間0.2秒。

2. 頻率保護：

• 過頻率定值：51Hz，動作時間0.2秒。

• 低頻率定值：49Hz，動作時間0.2秒。

3. 頻率突變保護：

• 設定 $\Delta f_{\text{set}}=1Hz/s$，動作時間0.1秒。

4. 逆功率保護：

• 額定輸出500kW，逆功率閾值 $500kW\times 5\%=25kW$，動作時間2秒。

5. 孤島檢測時間：

• 結合被動檢測（電壓/頻率）與主動檢測（AFD），確保總檢測時間≤1.5秒。

效果驗證：

• 雷擊導致電網斷電時，防孤島裝置在0.15秒內切斷并網點，避免設備損壞。

• 山區弱電網條件下，通過自適應阻抗測量功能，精準識別孤島狀態，阻止反向送電事故。

四、注意事項

1. 參數協調性：

• 防孤島保護定值需與電網側線路保護（如過流保護）配合，避免保護重疊或盲區。

• 示例：低電壓保護定值應低于電網最低運行電壓，確保故障時優先動作。

2. 環境適應性：

• 高海拔地區需考慮空氣密度對設備散熱的影響，適當降低定值以補償性能下降。

• 極端溫度地區需選擇寬溫范圍設備（-25℃至+70℃），確保定值穩定性。

3. 通信與監控：

• 支持Modbus、IEC 61850等協議，實現與電網監控系統聯動。

• 記錄故障錄波數據（如電壓/頻率波形），輔助事后分析。

4. 定期校驗：

• 每半年進行一次定值校驗，使用RLC負載模擬孤島工況，驗證動作時間及準確性。

• 校驗項目包括電壓/頻率保護、頻率突變保護、逆功率保護等。

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