工商业储能安全指南：防孤岛保护装置是重中之重

安科瑞 王晶淼 咨询家：Acrel-wjm

防孤岛是指在分布式发电系统（如光伏、储能等）与主电网断开连接时，防止其继续独立供电形成“孤岛”运行的保护机制。该机制的核心在于及时检测电网状态，并在电网断电后迅速切断并网连接，以避免多重安全风险。

一、为何需要防孤岛保护？

保护用电设备安全

一旦形成孤岛运行，系统失去主电网的电压和频率支撑，可能导致电压骤升（如从220V升至280V）、频率偏离额定值（如50Hz），进而损坏电机、逆变器、UPS等设备。此外，多个逆变器之间可能产生环流，造成设备损坏甚至火灾。

防止重合闸冲击

电网恢复供电时通常会执行自动重合闸。如果此时孤岛仍在运行，其电压相位与主网不一致，合闸瞬间将产生巨大冲击电流，可能引起断路器跳闸、变压器损坏或逆变器故障。

二、光伏与储能系统为何更需防孤岛？

光伏系统在白天持续发电，储能系统具备储放电能力，两者结合后即使电网停电也可能继续供电。若无可靠的防孤岛机制，系统可能误判电网状态而维持并网输出，已在实际中导致误供电、电气火灾及人身伤害事故。

三、防孤岛与“停电供电”功能并不矛盾

安全稳定的系统通过“防孤岛 + 并离网自动切换”协同工作实现平衡：

电网正常时，系统处于并网模式；

电网断电时，防孤岛功能迅速动作，使逆变器脱离电网；

同时通过ATS或微网控制器切换至离网模式，由储能逆变器继续为关键负载供电，光伏也可通过储能维持微网运行。

整个切换过程仅需20–200毫秒，用户几乎无感知，实现真正意义上的“停电不断电”。

四、防孤岛的检测原理

逆变器无法直接感知电网通断，需依赖电气参数进行判断，常用方法包括：

被动检测：实时监测电压、频率等参数，根据其自然变化判断是否形成孤岛。优点是简单且对电能质量影响小，缺点是在发电与负载接近平衡时可能漏判。

主动检测：逆变器主动注入微小扰动信号，通过系统响应判断电网连接状态。优点是检测稳定性高，尤其适用于轻载工况；缺点是可能引入谐波，多机协调较复杂。

实际系统中通常采用“被动+主动”混合策略：平时依赖被动监测，发现异常时启动主动扰动检测，确认孤岛后立即脱网。

总结而言，防孤岛机制的根本目标并非限制发电，而是确保在电网异常时，分布式电源能迅速地脱离大电网，从而保障设备、人身与电网的整体安全。

五、防孤岛保护装置

1、AM5SE-IS防孤岛装置

AM5SE-IS防孤岛保护装置主要适用于35kV、10kV及低压380V光伏发电、燃气发电等新能源并网供电系统。

具有：逆功率保护、频率保护（低频减载/高频保护）、频率突变跳闸、有压自动合闸、三段式过流保护（可经低电压闭锁、可带方向闭锁）、反时限过流保护等保护功能

根据 GB/T 50865-2013 ”当光伏发电系统设计为不可逆并网方式，应配置逆向功率保护设备。当检测到逆向电流超过额定输出的5%时，光伏发电系统应在2s内自动降低出力或停止向电网线路送电。”

2、AM3-I 防孤岛保护装置

AM3-I 防孤岛保护装置具有资源紧凑、彩色大屏显示、一次图可配置的优势。

具有：三段式过流、零序过流保护（三段）、负序过流（两段）、过负荷跳闸/告警 、过电压跳闸/告警（两段）、低电压保护、PT 断线告警、逆功率跳闸（两段） 、低频减载（两段）、非电量保护（温度、瓦斯）等保护功能。

审核编辑 黄宇