解析分布式新能源并網變電站備自投及保護方式

袁凱

摘 要 隨著國家的發展，對能源的需求越來越大，要求對新能源進行并網，但是應用傳統變電站設備對分布式能源并網后的保護存在一些問題，如會導致分布式能源出現帶負荷孤島運行等。本文根據實例研究，應用現有的線路保護以及備自投聯動分布式新能源并網線路的方法，進而使得電網適應新能源的并入，實現電網的穩定運行，希望本文闡述的內容對相關工作者有所幫助。

關鍵詞 分布式能源 并網 孤島 備自投 保護

一、前言

隨著我國經濟的發展，對電能的需求與日俱增，進而對電力系統的要求也在不斷提高。由于計劃經濟的原因，我國仍然采用大電網集中供電，但是采用此種模式，一旦發生故障，將會帶來巨大的損失，嚴重影響社會的正常運行，分布式發電技術就很好地解決了這個難題。與此同時，這對分布式新能源并網變電站自投以及保護提出了更高的要求。新能源電廠在并網后會產生多端電源電網，而多端電源電網的產生為調度、保護和備自投等裝置帶來了困難。以雙峰凱迪110KV電廠為例，改造現有的保護裝置以及備自投裝置，進而保護裝置能夠準確動作實現保護功能，有效減少短路故障時形成的孤島，有效提高了新能源并網后的穩定性。

二、傳統變電站備自投和保護方法

本文以雙峰凱迪110KV電廠為例，變電站接線方式如圖1所示。下面對變電站110kV主接線方式進行簡要的概述，該變電站高壓側改變了傳統的單母線分段連接方式，采用新型的高壓隔離開關，這樣更能保證電網的安全。圖中還有三條線路，兩條細實線504、506，分別代表了永印青線和賀印雙線，這兩條線分別連接在Ⅰ、Ⅱ分段母線上，其中用虛線框起來的部分表示即將要并網的508凱印線。該變電站的504、506兩條線的保護裝置均采用常規方式。在正常運行時，兩條線路的其中一條進行供電，另外一條進行制熱備用。

三、傳統方式在運行中存在的問題

如圖1所示，凱迪新能源電廠并網后，但是在正常運行時，506、504其中只有一條進行輸電，另一條起備用的作用，其切換方式依靠備自投裝置控制。如果供電電源1或者是供電電源2有一項發生跳閘事故，那么將有可能發生以下狀況。

第一，當發生故障時，凱迪廠的發電機會立即啟動，這樣就會造成母線上的電壓無法下降，進而508線路會變成孤島運行的模式。同時，供電線路上的重合閘和備自投都無法準確動作，進而嚴重影響供電質量，并且孤島帶負荷運轉，無論是對工作人員還是對機器設備都會帶來巨大傷害，會嚴重損壞發電機，甚至還會危及人身安全。

第二，假如發生的故障是短暫性的，僅僅是一瞬間的故障，這樣會造成線路PT空開熔斷。發生這種情況將會對凱迪廠的發電機造成巨大傷害，甚至會直接使發電機報廢。

第三，站內供電線路開關不能動作，這樣會導致另一側的開關不能實現非同期重合站，這樣本站就會形成孤島運行的模式。

四、改進方案

以上情況的主要問題出現在504、506線路保護以及備自投這兩個部分，因此需要對這兩個部分進行改進。其具體方法如下所示：

第一，當504線路保護退出重合閘時。當504線路出現故障，不能正常運行時，504保護出口應該使504、508的斷路器同時跳閘，這樣能夠有效避免新能源孤島運行。以此類推，當506線路出現故障，不能正常運行時，506保護出口應該使506、508的斷路器同時跳閘，這樣能夠有效避免新能源孤島運行。

第二，當備自投裝置在跳504斷路器的同時也應該跳開508斷路器，之后再使506斷路器合閘。只有當備自投使得508斷路器跳位繼電器，才能使輸出連接到備自投閉鎖開入端子，這時如果檢測到508斷路器處于合位時，就不能使用506的備自投合位斷路器，這樣能夠有效避開非同期合閘的現象出現。以此類推，當備自投裝置在跳506斷路器的同時也應該跳開508斷路器，之后再使504斷路器合閘。只有當備自投使得508斷路器跳位繼電器，才能使得輸出連接到備自投閉鎖開入端子，這時如果檢測到508斷路器處于合位時，就不能使用504的備自投合位斷路器，這樣能夠有效避開非同期合閘的現象出現。

第三，根據實際情況，只能在508電線廠側出現同期功能。在508側進行手動合閘時，應該檢測線路側電壓的情況，只有當線路側沒有電壓的情況下才能擠擰非同期手動合閘。

五、利用原有設備的改進方案

第一，對506和504輸電線路加入保護壓板裝置還有定值，合理規劃重合閘的方式，保護系統電源端應用檢無壓重合閘的方式，退出506、504的重合閘，這樣就可以有效杜絕系統電源在重合閘時出現非同期合閘的現象。

第二，當504線路出現故障時，由于差動保護的作用，504會發生跳閘現象，這時就要求在504保護出口處也應該使504、508的斷路器動作。當506線路出現故障時，由于差動保護的作用，506會發生跳閘現象，這時就要求在506保護出口處也應該使506、508的斷路器動作。采用這種方式能在系統電源發生故障時迅速切除新能源，有效避免孤島運行以及非同期合閘的現象出現，應用備自投可以快速恢復供電能力，進而保證了穩定地提供電能，實現電網的可靠運行。

第三，在對508線路進行手動合閘回路中傳入無壓觸點，可以有效防止在對508進行手動合閘時出現有電壓的情況下進行操作，進而避免出現非同期合閘事故。

具體保護方案的實施：從504、508的保護屏以及備自投保護屏到508的保護屏都增設電纜一根以及保護出口跳閘的出口壓板，這樣能夠有效保護504、506以及備自投裝置以及保護出口跳508斷路器，為508斷路器常閉跳閘裝置加入備自投閉鎖開入端子，使得508保護裝置線路無壓常閉開。

六、改造效果

應用模擬方式對改造效果進行檢驗，504斷路器運行，506斷路器備用。拉開506斷路器，這時備自投裝置跳開504、508斷路器，然后使506斷路器重合閘，檢測報告顯示，改造后的線路具有很好的效果，完全達到了預期目標。檢測報告如表1所示。

七、結語

本文所提出的改進方案，只應用了四根電纜實現了快速解列，該改進方案具有簡單明了、可實施性高等優點，能夠有效改善分布式電源孤島帶負荷運行的狀況，以及有效解決新能源并網后變電站側非同期合閘的隱患。本文提出的改進方案，為電網的穩定運行提供了新思路。

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