【“宏”观直柔】5.IEC有关产消式低压电气装置安装标准现状

文摘   2024-10-18 17:20   北京  



9月20日IEC JWG44联合工作组专家来华与我国电气工程人员交流了IEC60364-8-82《低压电气装置  第8-82部分:功能方面  产消型低压电气装置》编制修订情况。双方针对标准现行条款及修订草案中的部分内容,以及各自了解的当前产消式电气装置设计使用现状进行了沟通交流。



01
标准修编状态

以光伏发电为主的分布式电源在用户侧配电系统中的应用,传统单纯的低压配电用户演变为兼发电与用电为一体的低压配电单元,IEC/TC8 技术委员会将其定义为产消 户,为保证这类配电单元的电气安全,IEC/TC64技术委员会在2012年10月组建了PT8-2项目组, 研究编制用于产消式电气装置安全标准。并于2018年10月发布了IEC60364-8-2标准。主要明确了本地能源生产及存储在内的各类低压电气装置中的相关基本概念和结构,制定了设计、安装及验证的额外要求、措施与建议。旨在促进可再生能源的本地接入,推动主动能源管理系统的发展。


图1 产消式低压电气装置基本架构

推动本地可再生能源管理从并网模式向离网模式的过渡,在IEC60364-8-82标准发布的同时,与IEC/TC8技术委员会共同成立了联合工作组JWG44,从与公共电网互动角度进一步完善产消式电气装置安全标准。并于2022年10月发布了新版IEC60364-8-82标准。新版标准最大的特点在于明确了产消式电气装置与公共电网间的联络型 式及基本安全要求。

图2 可孤岛运行的产消式低压电气装置基本架构

针对以光储设备在产消式电气装置(PEI)中的核心位置,JWG44工作组已经完成了针对通过隔离互联变换器连接到配电网,以及通过变换器与直流分配系统互联的地方电源的PEI系统的部分标准编制,目前正在征求成员国意见阶段,此部分内容将以IEC60364-8-82附录预计在2025年发布。

图3 通过隔离互联变换器连接到配电网的直流PEI



02
交流隔离直流电气装置接地分析
(1)
系统接地设置

采用通过隔离互联转 换器连接到配电网的直流电气装置可设独立的直流接地型 式,但也要针对公共配电网断电出现的孤岛现象进行有针对地设计。这首先需要考虑在孤岛运行状态下的交流电气设备供电,采取相应的孤岛 时的系统接地转换设计。

图4 含有隔离直流配电系统的可孤岛运行的PEI基本架构


(2)
接地型 式选择

IEC JWG44联合工作组从电击防护、过流防护、过电压及EMC等角度综合研判后,推荐了TN-S和IT两种接地型 式:

  •  IT接地型 式:

直流采用IT接地型 式的优势在于便于变换器的交直流间转换,但直流系统采用IT接地型 式也存在着线路过长时电压振荡和EMC等因素,对未来系统运行时的暂态过电压抑制带来挑战。同时IEC TC 64已经意识到IT接地型 式存在的第一次接地故障报警准确性及故障点排查的难度,以及第一次接地故障不及时排除,继续使用带来的风险。已经在着手修订IEC60464-4-41电击防护标准,提出针对一次故障报警后得不到立即检修的电气装置应采用首次接地故障时断开系统电源供电的修改建议。这样势必影响了PEI中直流部分的正常使用。
  • TN-S接地型 式

以开关电源为核心的前置交直流双向变换器 使变流器(AFC),可以方便地实现直流侧任意电源极接地的主动接地,建立TN-S系统。TN-S系统的优势是便于暂态过电压通过压敏元件抑制,同时也便于系统实现系统的电击附加防护和故障防护整体配合设计。对于未来大范围的使用直流配电系统,采用TN-S系统可以更加容易实现系统的精准故障保护和运行的可靠性。



03
适应光储直柔产消式电气装置发展需要
正在修订的IEC60364-8-82标准定义了针对含有本地能源和电能存储设备所有类型低压电气装置的设计、安装和验证的额外要求、措施和建议。对PEI在不同运行模式下的安全和正确功能引入了显著改进:

-关注根据不同类型本地电源的有效保护;

-围绕孤岛模式下的安全确定PEI的类型是装置设计的关键;

-强烈建议将各类本地电源保护控制集中到主配电板上,以简化保护、控制和管理;

-确保PEI有效运行所需的EEMS是必不可少的。

图5 电能管理系统在PEI中的作用

本次该修订的IEC60364-8-82标准要求了适用于PEI中应用的新型电器,如:

-直流系统使用的连接两个不同电力系统的新型转换器设备;

-用于电击防护的直流剩余电流保护器;

-用于直流系统电弧故障保护器;

-用于直流分配系统保护的半导体断路器。

上述电器的产品标准也在IEC各个相关技术委员会制定中,各相关产品制造商也不断推出相应的电气设备用于具有直流配电系统的PEI项目实践中。



分布式电源普及推动了各类PEI中各类新电路研究及实现的可能性,也促进了相关产业的发展,相信在各类标准化组织和行业专业人员的共同努力下。以光储直为核心的产消式分布电源用户,一定可以成为未来公共电网中一个不可或缺的组成部分。

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图文丨胡宏宇

编辑丨王   洁
审核丨李   坤

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