[发明专利]储能电站储能及升压设备过电压防护配置系统

说明书

本申请提供一种储能电站储能及升压设备过电压防护配置系统，包括：至少一个储能单元和第一进线开关柜；其中，储能单元包括储能电池舱和变流升压舱；储能电池舱用于安装储能电池，提供储能电源；变流升压舱用于将储能电池舱输出的直流电转换成交流电并进行升压；第一进线开关柜与至少一个储能单元相连，用于在电能传输和转换的过程中对储能单元内的储能及升压设备的电路通断控制，以使储能、升压设备及连接导体发生故障时能够快速切断电源。本申请通过优化传统储能电站避雷器配置方案及避雷器参数选择，实现了对储能电站核心设备特别是升压变压器运行过电压的保护，避免了因储能电站真空断路器开关过程中出现的操作过电压损坏设备绝缘，提高了储能电站整体运行的可靠性。

技术领域

本申请属于电力技术领域，涉及一种输变电系统电气设备过电压防护技术领域，特别是涉及一种储能电站储能及升压设备过电压防护配置系统。

背景技术

近年来，为降低碳排放对环境的影响，光伏、风电等可再生能源被大规模开发及并网，已有逐步取代传统化石能源成为人类电力供给主要来源的趋势。然而，无论是光伏还是风电，与传统化石能源相比都具有供能间歇性的特征，这使得光伏及风电系统接入电网后，会对电网构成冲击，威胁电网的安全稳定运行。因而，解决这一问题有效的办法是在光伏及风电等新能源电厂建设时，配套建设一定规模的储能，通过储能系统灵活的充放电控制，来平抑新能源电厂的间歇性供电问题。同时，储能电站快速的响应能力，使得其能为电网提供调峰、调频、无功调节等辅助服务，可进一步提高电网的整体运行稳定性。基于此，近年来我国电网及发电系统规划了大量的储能电站建设计划，并先后建成投运了数个大规模储能电站。

然而，相对于传统电力生产输配技术而言，对储能系统技术的研究尚不够深入和完善，未形成完整的储能产业标准化规程规范体系。工程设计、建设及运行人员对储能电站的特性并未完全掌握，这使得建成后的储能电站在运行时先后出现了一些问题。其中储能电站电气设备过电压防护是比较突出的问题之一。

过电压是指峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。在工程上，它指一切可能对设备造成损害的危险电压。过电压包括：瞬态过电压和暂态过电压(或短时过电压)。其中，瞬态过电压的来源主要有：雷击、开关操作、静电放电和核爆炸；暂态过电压主要有：转移过电压、断零过电压、断线谐振过电压和中性线漂移形成的过电压。此外，空载线路的电容效应、不对称接地故障和突然甩负荷也可能产生危险的过电压。

目前的储能电站电气设备过电压防护采用了与电网变电站设计相同的避雷器配置方案，即在每个储能单元变流升压舱升压变压器前、进线回路断路器出口各配置一组相对地接线避雷器，这样配置的问题是避雷器虽然能够很好的对设备相对地过电压进行保护，却无法对设备相间过电压进行保护。其主要原因是在储能站高压侧一般都是不接地系统，避雷器的额定电压选得较高，采用相对地接线，当出现相间过电压时，避雷器相间过电压的保护水平为两台避雷器串联之后的保护水平，这个电压值已经超过了设备绝缘耐受电压。这样一旦出现相间过电压，避雷器就无法对重要电气设备，特别是变压器类设备进行有效保护。

另外，在大规模储能电站中，储能系统不仅具备发出和吸收有功的工况，同时也具备为电网提供容性和感性无功支撑的能力，这使得储能系统送出回路中的真空断路器非常容易出现切合容性和感性无功的情况。而真空断路器本身切合无功的能力较弱，很容易因反复重燃而产生较高的操作过电压。对于相对地过电压，目前的避雷器配置下能够得到较好的抑制，但对于相间过电压，却无法进行有效限制。这导致储能电站运行时设备极易出现相间绝缘故障。据统计，已投运的大型储能电站，已先后出现过多次设备相间绝缘损坏及导体相间绝缘击穿事故。