防孤岛保护装置的整定计算需结合电网参数、设备特性及国家标准，通过科学设定电压、频率、时间等阈值，确保在孤岛发生时快速切断并网点。以下从核心参数、计算方法、典型案例及注意事项四方面展开说明：

一、核心整定参数

1. 电压保护阈值

• 过电压定值：通常设为额定电压的110%-120%（如380V系统为418-456V），动作时间≤0.2秒。

• 低电压定值：设为额定电压的80%-90%（如380V系统为304-342V），动作时间≤0.2秒。

• 依据：GB/T 19964-2012要求电压保护范围为±10%额定值，动作时间≤2秒，但实际工程中为提高安全性，常缩短至0.2秒。

2. 频率保护阈值

• 过频率定值：设为额定频率的102%-105%（如50Hz系统为51-52.5Hz），动作时间≤0.2秒。

• 低频率定值：设为额定频率的95%-98%（如50Hz系统为48-49.5Hz），动作时间≤0.2秒。

• 依据：IEEE 1547标准要求频率保护范围49.5-50.5Hz，动作时间≤0.16-2秒。

3. 频率突变阈值

• 当频率变化率（df/dt）超过设定值（如1Hz/s）时，触发保护动作，动作时间≤0.1秒。

• 作用：快速识别孤岛导致的频率突变，避免被动检测盲区。

4. 逆功率保护阈值

• 当检测到逆向电流超过额定输出的5%时，光伏系统应在2秒内自动降低出力或停机。

• 依据：GB/T 50865规定逆功率保护动作时间≤2秒。

5. 时间参数

• 孤岛检测时间：≤2秒（国网Q/GDW 617要求），部分装置可达0.1秒。

• 重合闸时间：电网恢复后延时5分钟自动合闸，确保稳定性。

二、整定计算方法

1. 电压保护计算

• 公式：

其中，$ U_{text{N}} $为额定电压，$ alpha $为保护阈值比例（如过电压取10%，低电压取-20%）。

• 示例：380V系统过电压定值为 $380\times 1.1=418V$，低电压定值为 $380\times 0.8=304V$。

2. 频率保护计算

• 公式：

其中，$ f_{text{N}} $为额定频率（50Hz），$ beta $为保护阈值比例（如过频率取2%，低频率取-2%）。

• 示例：50Hz系统过频率定值为 $50\times 1.02=51Hz$，低频率定值为 $50\times 0.98=49Hz$。

3. 频率突变保护计算

• 公式：

其中，$ Delta f $为频率变化量（如1Hz），$ Delta t $为时间变化量（如1秒），设定 $ Delta f_{text{set}} geq 1Hz/s $ 时触发保护。

4. 逆功率保护计算

• 公式：

其中，$ P_{text{N}} $为额定输出功率，当逆向功率 $ P_{text{reverse}} $ 超过阈值时动作。

三、典型案例分析

案例背景：某500kW分布式光伏电站，接入10kV电网，线路阻抗0.2Ω/km，线路长度5km，电网短路容量500MVA。
整定步骤：

1. 电压保护：

• 过电压定值：$10kV\times 1.1=11kV$，动作时间0.2秒。

• 低电压定值：$10kV\times 0.8=8kV$，动作时间0.2秒。

2. 频率保护：

• 过频率定值：51Hz，动作时间0.2秒。

• 低频率定值：49Hz，动作时间0.2秒。

3. 频率突变保护：

• 设定 $\Delta f_{\text{set}}=1Hz/s$，动作时间0.1秒。

4. 逆功率保护：

• 额定输出500kW，逆功率阈值 $500kW\times 5\%=25kW$，动作时间2秒。

5. 孤岛检测时间：

• 结合被动检测（电压/频率）与主动检测（AFD），确保总检测时间≤1.5秒。

效果验证：

• 雷击导致电网断电时，防孤岛装置在0.15秒内切断并网点，避免设备损坏。

• 山区弱电网条件下，通过自适应阻抗测量功能，精准识别孤岛状态，阻止反向送电事故。

四、注意事项

1. 参数协调性：

• 防孤岛保护定值需与电网侧线路保护（如过流保护）配合，避免保护重叠或盲区。

• 示例：低电压保护定值应低于电网最低运行电压，确保故障时优先动作。

2. 环境适应性：

• 高海拔地区需考虑空气密度对设备散热的影响，适当降低定值以补偿性能下降。

• 极端温度地区需选择宽温范围设备（-25℃至+70℃），确保定值稳定性。

3. 通信与监控：

• 支持Modbus、IEC 61850等协议，实现与电网监控系统联动。

• 记录故障录波数据（如电压/频率波形），辅助事后分析。

4. 定期校验：

• 每半年进行一次定值校验，使用RLC负载模拟孤岛工况，验证动作时间及准确性。

• 校验项目包括电压/频率保护、频率突变保护、逆功率保护等。

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