为什么要防孤岛？防孤岛保护解决方案有哪些？

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

一、为什么必须防孤岛? 

1.防止电气设备损坏 当分布式电源（如光伏、储能）与主网断开后形成 “孤岛”，由于缺乏主网的调控，电压、频率会大 幅漂移。比如电压可能从 220V 飙升至 280V，频率 偏离 50Hz的标准值，进而导致电机、逆变器、UPS 等设备烧毁；逆变器之间还可能形成环流，引发设 备损伤甚至火灾。 

2.避免电网重合闸的冲击 电网断电后会尝试自动重合闸（恢复供电），若此 时区域仍处于孤岛运行状态，孤岛电压与主网电压 相位不同，重合闸瞬间会产生巨大冲击电流，情况下会造成断路器跳闸、变压器损坏、逆变器炸 机。

二、为何光伏和储能尤其需要防孤岛？ 

光伏逆变器白天会自动并网发电，储能系统具备储 电、放电能力，两者结合的“光储一体机”在电网 停电时，很可能继续输出电能。若没有防孤岛机 制，它们会误判系统正常而持续供电，这在实际事 故中已多次引发误上电、电气火灾和人身伤害。 三、防孤岛与储能“停电供电”不冲突 安全的解决方案是“防孤岛+并离网自动切换” 协 同工作: 电网正常时，系统并网运行; 电网断电时，防孤岛功能让逆变器立即断开与电网 的连接，同时通过 ATS（自动切换开关）或微网控 制器快速切换到离网模式，储能逆变器继续为冰 箱、照明等家庭负载供电，光伏系统也能通过储能 逆变器维持微网电压.实现“停申不断电”（切换过程仅 20ms~200ms，用户几乎无感知）。

三、防孤岛的实现原理 

逆变器无法直接“看到”电网是否断开，需通过电 压、电流、频率特性来推断，主要有两类检测机 制: 

1.被动检测 不主动干扰系统，仅通过监测电气量的自然变化判 断电网状态。优点是实现简单、对电能质量影响 小；缺点是对“轻载孤岛”（发电与负载功率几乎 平衡）不敏感，存在漏检风险。

2.主动检测 逆变器主动向输出信号中注入“微小扰动”，通过 系统响应判断是否与电网相连。优点是对轻载孤岛 检测可靠性高；缺点是算法复杂，可能轻微影响电 能质量（如谐波），多逆变器并联时协调难度大。 实际应用中，逆变器多采用“被动+主动”的混合 检测策略：平时以被动检测为主（实时监测电压、 频率），当检测到可疑异常时，启动主动检测逻辑 注入微扰，若确认电网不存在，立即触发脱网。 简言之，“防孤岛”的核心目的不是限制发电，而 是确保电网停电时，分布式电源能立即停止并网输出，从而保障电网安全、人身安全与设备安全。

  在电力系统中，孤岛效应是一个不容忽视的安全隐患。这一现象通常发生在电网因故障或其他原因断电时，原本接入电网的分布式发电系统，如太阳能电站和风力发电场，若未能及时与电网断开连接，会继续向周边部分用电负荷供电。这种情况好比在停电的“海洋"中形成了一个电力“孤岛"，不仅可能导致电力检修人员误判线路状态，带来安全风险，还可能对发电设备和用户设备造成损害。

  为了有效应对孤岛效应，防孤岛保护装置应运而生。该装置在电网断电时能够迅速切断分布式电源与电网的连接，防止分布式电源单独向局部电网供电，从而消除安全隐患。同时，它还能保障维修人员的安全，避免其因误以为线路没电而进行操作导致的触电风险。防孤岛保护装置还能保护用电设备和发电设备自身，防止因孤岛运行时电压、频率等电能质量参数不稳定而造成的损害。

  在众多防孤岛保护装置中，安科瑞的AM5SE-IS装置以其的性能脱颖而出。该装置适用于35kV、10kV及低压380V光伏发电、燃气发电等新能源并网供电系统，具备逆功率保护、频率保护、频率突变跳闸、有压自动合闸、三段式过流保护以及反时限过流保护等多重保护功能。其设计严格遵循相关国家标准，当检测到逆向电流超过额定输出的5%时，能在2秒内自动降低出力或停止向电网线路送电，确保电力系统的安全稳定运行。

  孤岛是指电压不稳定且无功功率不足或电网发生失电情况而产生的孤岛现象。孤岛一旦发生将会造成对电力系统的严重危害，对设备安全造成极大影响。防孤岛保护装置在电网侧或者光伏本侧任一侧失电的时候，都会迅速向并网断路器发出跳闸信号，让断路器分闸，保护光伏两侧检修人员的生命安全。

四、光伏并网防孤岛保护装置解决方案

  通过Acrel-1000DP分布式光伏监控系统平台即可对用户光伏发电、用电进行集中监控、统一调度、统一运维，满足用户可靠、安全、节约、高*、有序用电的要求。对用户提供运维服务，实现能源互联，信息互通，打破信息孤岛；根据用电设备负荷重要性分级管理，错峰有序用电。

光伏并网防孤岛保护装置

  逆功率防孤岛保护是对分布式光伏电站有着重要影响的方面。当电网出现电压高、电压低、频率高、频率低等故障时，防孤岛保护装置能及时检测到异常使得光伏并网开关能及时响应并跳闸。当电网恢复正常时，并网开关要能够自动合闸。这样的目的是在为了在电网不受太大影响的情况下，尽可能保证光伏的发电效率。

产品特点：

1）高性能的硬件平台

2）统一的硬件设计和完善的保护功能

3）丰富的接口资源

4）人性化

5） 透明化

6）可靠性设计

主要功能：

低频减载、高频保护、低电压保护、过电压保护、逆功率保护、频率突变跳闸、有压自动合闸、检同期

接线及安装

光伏并网防孤岛保护装置接线：

光伏并网防孤岛保护装置安装：

光伏并网防孤岛保护装置实际安装

作者简介：简婷，女，本科，现就职于安科瑞电气股份有限公司