安科瑞 王晶淼 咨詢家：Acrel-wjm

防孤島是指在分布式發(fā)電系統(tǒng)（如光伏、儲能等）與主電網(wǎng)斷開連接時(shí)，防止其繼續(xù)獨(dú)立供電形成“孤島”運(yùn)行的保護(hù)機(jī)制。該機(jī)制的核心在于及時(shí)檢測電網(wǎng)狀態(tài)，并在電網(wǎng)斷電后迅速切斷并網(wǎng)連接，以避免多重安全風(fēng)險(xiǎn)。

一、為何需要防孤島保護(hù)？

保護(hù)用電設(shè)備安全

一旦形成孤島運(yùn)行，系統(tǒng)失去主電網(wǎng)的電壓和頻率支撐，可能導(dǎo)致電壓驟升（如從220V升至280V）、頻率偏離額定值（如50Hz），進(jìn)而損壞電機(jī)、逆變器、UPS等設(shè)備。此外，多個(gè)逆變器之間可能產(chǎn)生環(huán)流，造成設(shè)備損壞甚至火災(zāi)。

防止重合閘沖擊

電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)通常會執(zhí)行自動重合閘。如果此時(shí)孤島仍在運(yùn)行，其電壓相位與主網(wǎng)不一致，合閘瞬間將產(chǎn)生巨大沖擊電流，可能引起斷路器跳閘、變壓器損壞或逆變器故障。

二、光伏與儲能系統(tǒng)為何更需防孤島？

光伏系統(tǒng)在白天持續(xù)發(fā)電，儲能系統(tǒng)具備儲放電能力，兩者結(jié)合后即使電網(wǎng)停電也可能繼續(xù)供電。若無可靠的防孤島機(jī)制，系統(tǒng)可能誤判電網(wǎng)狀態(tài)而維持并網(wǎng)輸出，已在實(shí)際中導(dǎo)致誤供電、電氣火災(zāi)及人身傷害事故。

三、防孤島與“停電供電”功能并不矛盾

安全穩(wěn)定的系統(tǒng)通過“防孤島 + 并離網(wǎng)自動切換”協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)平衡：

電網(wǎng)正常時(shí)，系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式；

電網(wǎng)斷電時(shí)，防孤島功能迅速動作，使逆變器脫離電網(wǎng)；

同時(shí)通過ATS或微網(wǎng)控制器切換至離網(wǎng)模式，由儲能逆變器繼續(xù)為關(guān)鍵負(fù)載供電，光伏也可通過儲能維持微網(wǎng)運(yùn)行。

整個(gè)切換過程僅需20–200毫秒，用戶幾乎無感知，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“停電不斷電”。

四、防孤島的檢測原理

逆變器無法直接感知電網(wǎng)通斷，需依賴電氣參數(shù)進(jìn)行判斷，常用方法包括：

被動檢測：實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓、頻率等參數(shù)，根據(jù)其自然變化判斷是否形成孤島。優(yōu)點(diǎn)是簡單且對電能質(zhì)量影響小，缺點(diǎn)是在發(fā)電與負(fù)載接近平衡時(shí)可能漏判。

主動檢測：逆變器主動注入微小擾動信號，通過系統(tǒng)響應(yīng)判斷電網(wǎng)連接狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)是檢測穩(wěn)定性高，尤其適用于輕載工況；缺點(diǎn)是可能引入諧波，多機(jī)協(xié)調(diào)較復(fù)雜。

實(shí)際系統(tǒng)中通常采用“被動+主動”混合策略：平時(shí)依賴被動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)啟動主動擾動檢測，確認(rèn)孤島后立即脫網(wǎng)。

總結(jié)而言，防孤島機(jī)制的根本目標(biāo)并非限制發(fā)電，而是確保在電網(wǎng)異常時(shí)，分布式電源能迅速地脫離大電網(wǎng)，從而保障設(shè)備、人身與電網(wǎng)的整體安全。

五、防孤島保護(hù)裝置

1、AM5SE-IS防孤島裝置

AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。

具有：逆功率保護(hù)、頻率保護(hù)（低頻減載/高頻保護(hù)）、頻率突變跳閘、有壓自動合閘、三段式過流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）、反時(shí)限過流保護(hù)等保護(hù)功能

根據(jù) GB/T 50865-2013 ”當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不可逆并網(wǎng)方式，應(yīng)配置逆向功率保護(hù)設(shè)備。當(dāng)檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)在2s內(nèi)自動降低出力或停止向電網(wǎng)線路送電。”

2、AM3-I 防孤島保護(hù)裝置

AM3-I 防孤島保護(hù)裝置具有資源緊湊、彩色大屏顯示、一次圖可配置的優(yōu)勢。

具有：三段式過流、零序過流保護(hù)（三段）、負(fù)序過流（兩段）、過負(fù)荷跳閘/告警 、過電壓跳閘/告警（兩段）、低電壓保護(hù)、PT 斷線告警、逆功率跳閘（兩段） 、低頻減載（兩段）、非電量保護(hù)（溫度、瓦斯）等保護(hù)功能。

審核編輯 黃宇