欢迎浏览中国储能网
您的位置: 首页  > 储能应用协会 > 中国储能大讲堂  返回

南京国臣李忠:储能系统的直流故障类型及保护措施

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2019-06-25 浏览:
分享到:

中国储能网讯:6月19—20日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会、全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位联合召开的“第三届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在苏州市太湖假日酒店举行。来自电网公司、设计院、系统集成商、电池生产企业、投融资机构等单位的280余位嘉宾出席了本次研讨会。

会议期间,南京国臣直流配电科技有限公司总经理李忠分享了主题报告《储能系统的直流故障类型及保护措施》,以下是演讲全文:

李忠:谢谢各位同仁今天来参加这次会议。我今天把这个题目略作调整,20分钟很难把直流侧的故障类型和保护的类型讲的细,所以我想更宏观的来讲一下。

我是学电力系统继电保护专业,和许处一个专业,我想从我们继电保护的专业怎么来看现在储能系统的安全和保护。

大家知道现在储能系统尤其是大型的储能站发生的事故频率还是比较高的,从这个角度上,从制造储能的厂商来讲,是让你们的生意更难做了,大家都不敢用。从我们用户的角度来讲,我们知道储能是个好东西,但是我们在选择储能的时候就偏于保守,像锂电池在工业的场合基本上都不敢用,大部分都在用铅酸或者铅炭,这样就造成了双输的局面。

储能一旦发生了问题,大家都在问到底是谁的问题,很多时候大家把这个问题都推到电池的质量上面,电池其实经过了这么多年的发展,我认为电池的质量和工艺都有大幅度的提高,我们储能上面还用了一些BMS,它是不是跟我们安全防护有关系?施工的质量、运行的环境、运行管理,系统设计都可能有问题,但是问题到底出在哪里?

我想从电力系统自动化专业来看储能在整个电力系统中的位置。电力系统的位置应该更像抽水蓄能,它其实就是发电机和电动机的组合,它只是一种特殊的发电机。我们在发电机,尤其是大型发电机生产使用的过程中我们怎么来安全保障的呢?现在我们几大大型的电机厂生产制造工艺都很好了,很多大机组都出口了。

运行管理大家知道,我们一进发电厂就看到有很大的监控室,这个监控室里面有热的、有电的,电的这块就做的很细。还有一块是运行检修的维护,大家知道电厂基本上是四年一大修,两年一小修,整个的检修周期非常长,有的很多是要找我们电机原始的厂家进行检修。

第四个重要的也是我的专业,就是继电保护。大家知道除了监控室以外,它里面还有一个控制室,这里面就有我们发电机的一整套完整的保护装置,这个保护装置有什么要求呢?第一个继电保护用的尤其是主保护用的测量回路装置是不允许跟其他的混在一起的,故障录波不允许,调控的都不允许,这个是保证它的重要的位置。

第二,完全双重化配置。现在稍微大一点的发电机的继电保护,都是完全独立的两套,我们以前卖一套,现在基本上卖两套。有的要求高的还要两套原理不一样,这说明发电机保护的重要性。

第三,主后备保护紧密结合,有近后备有远后备,近后备就是一套装置里面还有两个保护,主保护万一不行了,里面还有一套保护来保护。这套装置不行了,远方还有一个保护,所以有完好的级差。从继电保护四个基本的要求,可靠性就是不要乱动,速动性就是故障发生的第一时间把它切除,灵敏性是对故障的反应要准确,在不该动的时候不能动。另外就是选择性,把故障的部分切除,而不要把不故障的部分切除。

还有一个,故障录波。在发动机上面有一个独立的故障录波,这样对我们发电机的故障以后一系列的动作响应有一个完整的记录,同时也能反过来验证我们保护的原理和判断是不是准确。

在发电机整个的保护发展过程中间,我们形成了一整套的书籍、标准,同时发电机保护也获得了国家科技进步技术奖,这是我导师在2001年获得的国家科技进步奖,应该说以继电保护为独立的装置获得国家级科技进步奖的我想以后可能不会有了,因为现在很多都是要大的包装,大而全一整套系统,但是单独这么一个装置,因为我当时在南置工作,南置做的发电机保护当时做了国家科技进步奖,我觉得挺难,充分说明了发电机的继电保护在电厂运行安全中的重要作用。

反过来看储能系统现在用了哪些保护。第一,熔芯。是从热积累来做的,它是一个模拟的器件,最大问题就是时间的不决定性,它和温度相关。另外靠继电器,它需要外面的驱动,而且继电器最大的问题是它不能拉断故障电弧,即使电池短路了,BMS或者其他的控制系统我让它跳就有可能存在跳不开的情况。上周才跟韩国的一家做高压继电器的厂家联系,LG和三星好多用的就是他们的东西,他的整个故障电流的能力是很低的,我们现在故障电流一般都是达到几十倍以上,他大概只有几倍,时间只有一个毫秒,超过一个毫秒他已经拉不开了,灭火能力会很差。

还有是我们用了直流的断路器,大家感觉这个已经投了血本了,因为直流的断路器相对来讲价格比较高一些。直流断路器里面它自己含了两种保护,是一个模拟的保护,热脱扣和磁脱口,它和外面的运行环境也有关系,而且它的离散性比较大。我们在设计选型用断路器的时候,一般选择的额定参数跟实际的运行工况偏离会很大,往往在它需要动的时候可能不动。现场用的时候发现过母线直接把它短起来了,最后断路器根本就不动,直到把这个线烧断电池鼓包我们才发现了这个故障的存在。

还有BMS。BMS对电池是有保护,但我认为它是兼职的,是驱动型的,而且它的时间会慢,因为BMS要管的节点非常多,我们专用的节点保护响应的时间可能都是毫秒级的。

这些保护的设备重点围绕着一个短路的现象就是过流,而且这个过流我认为更多的是热积累过流,不是我们在电气节点保护上面速动的故障电流。

这是我们直流侧常见的故障类型,大家看看日常分析,短路和过流经常是我们重点分析的,事实上我们还有其他很多的故障现象,比如说欠电压、过电压,韩国的事故里面,过电压从交流侧PCS过来的。还有绝缘和接地,绝缘下降和接地是我们最常见的故障形式之一,所以我们必须要在直流侧装一个接低保户,刚才说的阻抗式的保护在我们直流侧只能有一套同时工作,那就可能出问题。

对交流和直流同时存在会有交流串路,加入PCS出问题了交流就会串起来,加入这么串过来以后会影响我们整个的防护,导致故障进一步扩大。还有断线,除了施工中间可能出现的问题,还有实际的大电流也会烧断,所有的故障问题储能都有,我们现在往往只关注一个,过流。

所以我们要做储能直流侧保护装置的开发要解决以下问题,第一,保护的可靠性、快速性、选择性、灵敏性,第二要解决保护的专用性、成套性问题,这个保护是它自己用的,不能跟别人一块儿用。第三,要安装维护的便捷性。从继电保护装置的核心目的,就是尽快的发现故障,同时切除故障支路,控制故障范围,降低事故损失,这就是继电保护要干的事情。

经过这么多年我们已经初步形成了直流低压保护的系列化的开发,第一个从支路侧的保护,我们已经在直流配电网当中使用了。第二,直流母线保护。一旦这个直流系统大了以后,母线故障的时候很多其他的保护可能反应不到,所以母线保护也要做到。第三,绝缘与接低保护,针对这个我们还可以做多支路保护。刚才福建的陈总说了,我们整个储能站连集装箱都要一两千万的造价,储能保护在整个投资中间应该只有几十万,小的储能站可能更少,为什么不把这个东西用上去呢?

保护的种类可以配的更多,随着保护原理不断更新,我们可以有更多的保护原理推进去。

另外一个就是我们最早提出了我们把电力电子脱铺和继电保护的原理相结合,提出了主动式保护,这个主动式保护在国际上面也是一个研究的热点,今年我们也发了一篇文章,在中国电气工程学会也发了一篇文章,目前在变电站开始推广使用,这个应该是继电保护一种新的形态。

我们公司从2005年开始,我们一直在用储能,储能的问题也是层出不穷,这是很多现场拍下来的。从2010年以后,我们陆陆续续推出了我们自己的储能的保护,当然我们的储能保护可能跟在座关心的大规模的储能站不大一样,我们更多的是几十千瓦、几百千瓦,而且支撑的时间没有你们这么长。通过装了我们自己研制的保护,我们当时觉得尤其在工业场合它的保护要求非常高,因为这个东西一旦弄以后,我们用的化纤、化工是重大安全要求的场地,一旦出了问题会影响它整个安全,市场买不到我们就开始自己做保护,从使用效果来看应该是很好的。

简单介绍一下自己的公司,可能好多人都不知道国臣,我们不做储能,我们是储能的用户。我们做储能主要是来解决工业各种场合的供电可靠性和电能质量的问题,现在我们做直流配电网也是更好的利用新能源,帮助新能源更好的消纳。

目前为止我们整个的产品在全国用的还是比较多的,现在300兆瓦,但是我这个功率不是你们的兆瓦时,因为我们支撑的时间可能会比较短,但我们的设备非常多。

从公司的角度,这么多年也积累了很多的资质,从国际国内我们目前参加的跟直流相关的组织非常多,应该能发出我们的一些声音。同时我们也参加了很多的直流相关的标准,包括雄安的直流电网规划,我们也在参与这个编写。

谢谢大家,还请大家批评指正。我讲了这么多,可能你们第一次听到继电保护专业来讲这个东西,我想继电保护专业是为你们服务的,通过我们继电保护专业的人员介入,来共同推进储能更好、更安全的发展,谢谢大家。

关键字:储能

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道