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主動 - 被動混合防孤島保護(hù)在光伏項目中的應(yīng)用與效果分析

來源：安科瑞電氣股份有限公司 2026年07月01日 17:06

摘要：隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在分布式能源領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，孤島效應(yīng)防護(hù)是保障光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)。本文以福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)澤勝翔安火炬園 10/0.4kV 光伏項目為工程實例，詳細(xì)闡述 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置的應(yīng)用方案。該裝置通過頻率突變跳閘與有壓自動合閘核心功能，可快速識別孤島現(xiàn)象并切除并網(wǎng)點，實現(xiàn)電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)的安全脫離，同時具備失壓跳閘、檢有壓自動合閘能力?，F(xiàn)場測試結(jié)果表明，裝置各項保護(hù)功能精準(zhǔn)可靠，能夠有效保障電站設(shè)備安全與運維人員人身安全，提升供電穩(wěn)定性，降低人力維護(hù)成本，為低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島防護(hù)提供了實用解決方案。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)系統(tǒng)；防孤島保護(hù)；孤島效應(yīng)；頻率突變；有壓自動合閘

一、引言

在 “雙碳” 目標(biāo)下，光伏發(fā)電作為清潔能源的重要形式，已成為分布式能源系統(tǒng)的核心組成部分。用戶側(cè)自備式光伏電站多采用自發(fā)自用模式，不向高壓電網(wǎng)饋電，但其并網(wǎng)運行時易產(chǎn)生孤島效應(yīng) — 即電網(wǎng)斷電后，光伏系統(tǒng)仍向局部負(fù)載持續(xù)供電，形成獨立供電孤島。孤島效應(yīng)不僅會損壞用電設(shè)備、干擾電網(wǎng)檢修，更會危及運維人員生命安全。因此，配置高性能防孤島保護(hù)裝置，是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)安全運行的必要保障。

本文結(jié)合福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)實際工程項目，介紹 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置的功能原理、工程應(yīng)用方案及現(xiàn)場測試驗證，為同類低壓光伏并網(wǎng)工程的孤島防護(hù)提供參考。

二、企業(yè)與項目概況

福建鑫旭日電力建設(shè)集團(tuán)有限公司成立于2008年4月，占地面積42486平方米，總建筑面積61548平方米，是集電力勘察設(shè)計、電氣設(shè)備制造、電力工程建設(shè)于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。作為國網(wǎng)公司供配電設(shè)施入圍單位，集團(tuán)服務(wù)于大型央企、房企、工業(yè)及商業(yè)企業(yè)、市政項目，核心提供變配電系統(tǒng)解決方案，產(chǎn)品涵蓋安全型充氣柜、中置柜、低壓柜、預(yù)裝式變電站等。集團(tuán)現(xiàn)有員工500余人，年業(yè)績近10億元，累計承接大型電力工程1600余項，均安全穩(wěn)定運行，是國內(nèi)具競爭力的電力工程EPC總承包企業(yè)。

本次應(yīng)用項目為澤勝翔安火炬園10/0.4kV光伏工程，屬于典型用戶側(cè)低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，需配置專用防孤島保護(hù)裝置，實現(xiàn)孤島快速切除與供電自動恢復(fù)。

三、產(chǎn)品功能需求分析

針對本光伏項目運行特性，防孤島保護(hù)裝置需滿足兩大核心保護(hù)需求，兼顧安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性：

（一）頻率突變跳閘保護(hù)

光伏系統(tǒng)正常運行時，電網(wǎng)頻率保持穩(wěn)定平衡。當(dāng)孤島現(xiàn)象發(fā)生或電網(wǎng)異常擾動時，線路頻率會急劇波動，頻率變化率超出安全閾值，不僅降低供電質(zhì)量、損壞用電設(shè)備，還會嚴(yán)重威脅電網(wǎng)檢修人員安全。

裝置需實時監(jiān)測線路頻率變化率（df/dt），滿足線路有流或線路有壓且斷路器合閘條件時，若頻率變化率超過設(shè)定定值，經(jīng)可整定延時快速發(fā)出跳閘命令，跳開并網(wǎng)點開關(guān)，切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接，從根源上消除孤島隱患。

頻率突變保護(hù)邏輯

（二）有壓自動合閘保護(hù)

為實現(xiàn)無人值守、降低運維成本，裝置需具備智能通斷控制能力：當(dāng)電網(wǎng)欠壓、失壓時，自動跳開斷路器，保障設(shè)備安全；當(dāng)電網(wǎng)電壓、頻率恢復(fù)正常，且滿足同期條件（可投退）時，經(jīng)延時自動發(fā)出合閘命令，恢復(fù)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)供電。

該功能無需人工操作，即可實現(xiàn)失壓跳閘→檢有壓→自動合閘的全流程控制，既保證電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定，又大幅減少人力維護(hù)投入，適配分布式光伏項目運維需求。

有壓自動合閘保護(hù)邏輯

四、工程應(yīng)用方案

本項目光伏并網(wǎng)系統(tǒng)分為市電側(cè)與光伏并網(wǎng)側(cè)兩部分，孤島效應(yīng)為主要安全風(fēng)險，因此在并網(wǎng)柜核心位置安裝 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置，構(gòu)建完整的孤島防護(hù)體系。

配電室上圖方案

裝置通過采集線路電壓、電流、頻率、相位等電氣量，實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)：正常并網(wǎng)時，持續(xù)監(jiān)測頻率變化率，無異常則保持運行；當(dāng)頻率突變超標(biāo)，立即執(zhí)行跳閘動作，切斷并網(wǎng)點；電網(wǎng)恢復(fù)正常后，自動檢測電壓、頻率及同期條件，滿足要求后自動合閘，恢復(fù)并網(wǎng)。整套方案結(jié)構(gòu)簡潔、響應(yīng)迅速，適配 10/0.4kV 低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)運行要求。

一次方案設(shè)計圖

五、現(xiàn)場功能測試

為驗證裝置性能，項目于 2022 年 1 月 5 日開展現(xiàn)場調(diào)試，采用 AE 型繼電保護(hù)測試儀，對頻率突變跳閘、有壓自動合閘兩大核心功能進(jìn)行專項測試。

（一）測試條件

測試儀器：AE 型繼電保護(hù)測試儀；

測試對象：AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置；

測試環(huán)境：項目現(xiàn)場實際配電室，模擬真實運行工況。

現(xiàn)場AE型繼電保護(hù)測試儀電壓電流接線

（二）頻率突變保護(hù)測試

參數(shù)設(shè)置

接線方式：3PT、3CT；頻率突變功能：投入；頻率突變定值：1.220Hz/S；啟動延時：0.200s；動作延時：0.400s；電流判斷來源：測量電流；有流定值：0.100A。
測試流程

將斷路器置于合閘狀態(tài)，在裝置對應(yīng)電壓端子施加 57.74V 額定電壓，按定值設(shè)置頻率變化率參數(shù)。裝置經(jīng)設(shè)定延時后，準(zhǔn)確觸發(fā)保護(hù)跳閘，對應(yīng)指示燈正常點亮，動作時間與邏輯符合設(shè)計要求。
斷路器合閘狀態(tài)

（三）有壓自動合閘保護(hù)測試

參數(shù)設(shè)置

投入有壓自動合閘與同期功能，市電側(cè)、并網(wǎng)側(cè)按同期條件配置電壓、頻率參數(shù)，滿足電壓幅值、頻率、相位同步要求。
測試流程

將斷路器置于分閘狀態(tài)，施加合后位開入量信號（AC/DC 220V/110V），在兩側(cè)電壓端子分別施加 57.74V∠0° 電壓、49.99Hz 頻率。裝置經(jīng)延時后，準(zhǔn)確發(fā)出同期合閘與保護(hù)合閘命令，事件記錄完整，動作邏輯正確。
電壓施加窗口

（四）測試結(jié)論

本次現(xiàn)場測試全面驗證了 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置的核心功能：

頻率突變跳閘功能響應(yīng)精準(zhǔn)，可快速識別頻率異常波動，有效防范孤島效應(yīng)；
有壓自動合閘功能動作可靠，實現(xiàn)失壓自動脫網(wǎng)、有電自動并網(wǎng)的智能控制；
裝置各項性能指標(biāo)滿足用戶技術(shù)要求，可穩(wěn)定應(yīng)用于本光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。
電電壓壓，頻率要測電壓，頻率要測

六、結(jié)語

防孤島保護(hù)裝置是低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的安全屏障，尤其適用于用戶側(cè)自備式光伏電站。本文應(yīng)用的 AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置，以頻率突變實時監(jiān)測和有壓自動智能通斷為核心優(yōu)勢，既能在孤島發(fā)生時快速切除并網(wǎng)點，保障電站設(shè)備與運維人員安全，又能實現(xiàn)無人值守自動并網(wǎng)，降低運維成本。

本項目實踐證明，該裝置性能可靠、功能實用適配 10/0.4kV 低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)需求，為分布式光伏發(fā)電的安全高效運行提供了有力技術(shù)支撐，具有良好的工程推廣價值。

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