【“宏”观直柔】4.产消式电气装置型式与多电源接地

文摘   2024-09-19 17:19   北京  

"宏"观直柔


光储直柔为代表的多个电源交直流混合的新型配电系统,从公共电网用户的角度看是一个与公共电网相联的消式电气装置(简称 PEI)。为保证这样一个多电源电气装置的安全运行,装置中各电源的接地联络与设置是一个不可忽视的问题。




PART

01
电气装置内多电源的单点接地

为保证低压电气装置内的供电可靠性,通常采用多路电源为装置内电器设备供电。多电源如果采用多点接地,中性导体电流不仅通过中性导体,也通过保护导体流回相应的电源,如图1所示。由于此原因在装置中流过的各部分电流之和不再为零,类似系统产生杂散电磁骚扰。在多点接地时会由于产生环形电磁场而干扰电子设备。

图1 PEN 导体与地之间

不当的多点连接的 TN 系统多电源供电

为减少由于多电源供电时产生意外的电磁骚扰,在低压电气装置内采用电源侧单 点接地是电气装置安装设计的基本要求,图2所示了公共交流系统中采用多电源供电的电源单点接地的接地型式。

图2 多电源 TN 系统采用单一接地点的电气装置供电设计

产消式电气装置的光储等自备电源是寄生于电气装置内配电线路中,根据上述多电源单点接地设计要求,低压电气装置的接地点通常设置在公共电网接入点的配电柜上,这也可能影响在公共电网失电后电气装置的运行安全,以及后续的安全设计。

PART

02
产消式电气装置型式及接地设置

IEC60364-8-82《低压电气装置 第8-82部分:功能方面产消式低压电气装置》根据与公共电网的连接关系,定义了如下三类电气装置型式:
(1)并网型产消式电气装置:
PEI仅在连接到配电网时运行。PEI可以连接多个公共配电网,但本标准目前仅涉及不超过连接一个POC的PEI。系统接地的型式和自动切断电源取决于与配电网的连接,无需考虑失去公共配电网电源接地连接后的其他电源接地设置
(2)独立型产消式电气装置:
PEI从不连接到公共配电网,利用自产电源运行。系统接地的型式和自动切断电源均与其他配电网无关。
(3)可孤岛型产消式电气装置:
PEI与公共配电网即可连接运行,或也可被主动或被动断开连接公共配电网独立运行。
可孤岛型PEI设计具有两种不同型式的系统接地和相关保护措施:一种用于孤岛模式和一种用于并网模式,同时可实现两个系统接地间的自由转换。图3所示了可孤岛型PEI的电气系统,其中开关4和其关联开关5 担负着PEI在并网和孤岛两个模式下运行时,始终保证装置均有一个可靠的电源接地。

图3 可孤岛PEI架构

PART

03

产消式电气装置的运行安全要求


(1)并网型产消式电气装置:
PEI仅在连接到配电网时运行。PEI可以连接多个公共配电网,系统接地的型式和自动切断电源取决于与配电网的连接。
如果主电源失电或供电质量超出供电部门规定的公差范围,系统主动关断电源时,则任何本地电源都不应保持连接电网,也应实施必要的关断措施。
(2)并网型产消式电气装置:
在没有任何变压器提供电流分隔的并网模式下,PEI的系统接地型式由决定。如果在PEI和配电网之间插入提供电流分隔的低压-低压变压器,则电流分隔后的电气装置的所有电源应接至电气装置的参考地连接导体。
在孤岛模式下,当切换本地电源作为替代电源运行时,自动切断电源的保护不应依赖于与配电网接地点的连接。应提供适当的接地措施(见IEC 60364-5-55:2011,551.4.3.2)。
当孤岛开关断开所有带电导体时,以满足下述要求:
孤岛模式下PEI除了没有参考点的IT型式外,系统参考导体开关电器转换到与参考地连接;
IT接地型式设计为在发生第一次故障时不会断开供电时,则装置只能由受过培训人员或熟练技术人员操作。
(3)系统参考导体开关电器的位置
当PEI仅包括一个本地电源时,系统参考导体的接地可在电源位置进行。PEI包括多个并联运行的本地电源时,系统参考导体的接地应与所有电源共用。建议将所有电源连接到同一配电柜,包括孤岛转换开关电器和系统参考导体开关电器。对于扩展的大型装置,应将全部装置拆分为不同的PEI。

图4 具有电气隔离多电源直流系统的可孤岛PEI




用户侧光储直柔配电系统是一个新型的多电源配电系统,在根据公共电网能力和自备电源容量合理地选择装置模式和恰当地运用电气分隔设置的前提下,建立合适的电源侧接地及参考接地点的转换,可在电气安全的基础上优先简化多电源间的接地系统及相应的保护设置,提高系统运行的稳定性。

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图文丨胡宏宇

编辑丨王   洁
审核丨李   坤

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