数字储能网讯：学习和整理这个例子的初衷，来自海外和国内光伏与储能市场在分工模式上的一个重要差异。系统集成商做海外项目有点像做一个个小机电分包（EPC）的感觉，业主和EPC会倾向于把很多的子系统的设计与建设&投运(Engineer and Construction & Commission) 工作交由子系统集成商全权负责。而国内模式则通常是由大的EPC统一负责设计，对系统集成商的设计与建设&投运的能力要求却会大大弱化，基本上只需要按照EPC设计方案安装产品并提供少量的现场辅助支持服务即可。两种分工模式孰优孰劣不展开讨论，但是如希望可以更好的满足海外光伏与储能市场需求，国内的系统集成商还需要提升上述对应的能力。
小刘选择了一个主流储能系统集成商在北美的应用案例【1】开始学习，虽与国内和IEC市场应用有些差异，但设计思路可以借鉴，小刘在本文最后会简要说明IEC市场储能项目的继电保护参数设置的情况。
图1 储能电站中低压系统例子
图中5类保护方式分别为：
1 公共电网高压侧继电保护-高压输电(>35kV~138kV)
2 用户中压侧继电保护-中压配电(>2.4kV~35kV)
3 升压变压器保护熔断器（中压侧）
4 低压保护继电器（低压侧）
5 储能变流器的保护
其中系统集成商需要负责的评估和推荐的子系统保护策略包括第3、4、5项，并可能涉及第2项的配合。需要由用户提供的系统外部输入的必要条件有：
公共电网的短路电流贡献（最差情况）
三相短路水平
单相接地故障短路水平（系统中性点接地情况）
系统阻抗X/R
系统短路容量（如项目前期没有输入数据可先依据IEC 60076-5进行假设）
正序阻抗
零序阻抗
旋转电机设备的短路电流贡献（最差情况，如适用）
三相短路水平
单相接地故障短路水平
系统阻抗X/R
5类保护元件中第2项的继电保护参数设置
图2 子系统模型
图2是简化后的子系统的模型，后续所有的继电保护时间电流曲线配合图中都包含子系统元件：变流器配套的升压变压器（褐色）、中压集电线路电缆（桃红色）、变流器配套低压电缆（绿色）的时间电流耐受阈值。
下面将通过图3～图6具体说明保护方案的情况。
图3 20.75kV侧相电流的继电保护时间电流曲线配合图
图3含义说明如下：
变压器配置的两段熔断器 过载保护（蓝色）以及 后备限流保护（红色）
变流器配套低压电缆（绿色）提供保护
同时躲避单台变压器投入时的涌流（图中左侧褐色X标记）
上游用户中压侧继电保护（橙色）
在主保护熔断器失效的情况下提供变流器配套低压电缆（绿色）的后备保护（0.2s内分闸清除故障）
同时躲避多台变压器投入时的涌流（图中右侧褐色X标记）。
图4 20.75kV侧接地电流的继电保护时间电流曲线配合图
图4含义说明如下：
用户中压侧继电保护
上游的用户中压侧继电保护最快需要约10个周波 0.167s（例子是60Hz系统），发现和清除单相接地故障
对于0.48kV低压侧的故障，或需要配合低压侧继电保护实现快速故障定位和清除。
图5 0.48kV侧相电流的继电保护时间电流曲线配合图
图5含义说明如下：
低压保护继电器（红色）
变流器配套低压电缆（绿色）提供三相短路故障(Bolted Fault)保护
同时躲避单台变压器投入时的涌流（图中左侧褐色X标记）
图6 0.48kV侧接地电流的继电保护时间电流曲线配合图
图6含义说明如下：
低压保护继电器（红色）
检测小的低压侧单相接地故障电流（实际不接地系统应用中亦可见采用绝缘故障监测设备，见《节俭的英国人》）
与位于3MVA变压器中压侧集电线路的用户中压侧继电保护配合实现故障报警和清除（原因见图4）
上述图3~图6证明子系统的主要元件都得到了充分的保护。设计并没有使用独立的低压开关柜或ACB保护变流器与变压器二次侧之间的低压电缆。通过优化设计，系统去掉了低压开关柜或ACB的成本，实现了成本优化。
同样的设计思路也常见于部分海外光伏应用，采用隔离开关+条熔开关的组合取代了昂贵的低压ACB，并通过增加低压侧的绝缘监测，配合环网柜的中压侧继电保护机制实现变压器绕组和低压电缆段故障的保护。
IEC市场储能项目的继电保护参数设置主要差异在于对于大容量的变流器配套变压器IEC常采用继电保护+断路器取代IEEE市场常见的两段式升压变压器保护熔断器。此时继电保护通常配置ANSI 50、 51、50N、51N、二次谐波涌流闭锁的功能。保护曲线通常选择定时限(IEC DT)及一般反时限（IEC NI）。
参考本篇北美的应用案例，对于《国内新能源配套典型10MW/20MWh储能项目的35kV中压系统实例》【2】中的图7标注红色的低压进线柜部分是否存在优化的可能？在储能应用中通过降低部分可靠性来换取系统初始投资的降低是否合理？
图7 典型新能源配套储能电站电气主接线 10MW/20MWh
参考文献
【1】ApplicationNote LV Switchboards for Megapacks
【2】国内新能源配套典型10MW/20MWh储能项目的35kV中压系统实例
