淺談分布式發電系統對配電網繼電保護的影響

趙璇

[摘 ?要]分布式發電作為一種分散的發電方式，其對短路電流、電能質量、繼電保護裝置配置以及電網可靠性等方面都造成了較大的影響。本文分析了分布式發電對饋線的兩段式保護和自動重合閘以及分支線的熔斷器保護產生的各種可能影響，對分布式發電的廣泛推廣具有一定的意義。

[關鍵詞]分布式發電 ?電力系統 ?繼電保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0081-01

分布式發電是目前電力系統運轉中一個關鍵的技術，它對確保電力系統的連續運轉起著決定性的作用。分布式發電在減少環境污染、降低終端用戶的費用等方面具有明顯的優勢，同時又具有靈活性、高效性和能源來源多樣化等優點，因此，隨著分布式發電技術的深入研究和設備成本的逐漸降低。其在電力系統中的應用逐漸增加。

一、分布式發電對主饋線保護的影響

1.1 對兩段式電流保護的影晌

在配電網中接入分布式發電，當故障發生時，配電網中的故障電流的大小和分布明顯與不接分布式電源時不同，這將影響配電網原有繼電保護裝置的正常運行。含分布式電源的配電網在故障發生時，由于分布式電源對電流的助增或者分流作用，流過保護裝置的故障電流可能增大也可能減小。它將改變保護的保護范圍和靈敏度，給各個保護裝置的相互配合帶來問題。

假設分布式發電接入的是l0kV配電網絡，并且將10kV變電站以上的電網等值為一個電壓源，根據此假設條件來分析分布式發電對配電網繼電保護的影響。分布式發電引入10kV配電網，將使配電網從傳統的單側電源網絡變成雙側電源甚至是多側電源網絡，從而改變故障電流的大小、持續時間及其電流方向

1.2 對自動重合閘的影響

分布式發電接入配電網前，配電網為單側電源的放射式結構，自動重合閘在迅速恢復對瞬時性故障線路的供電時。不會對配電網產生任何沖擊和破壞。而DG接入后，如果線路因故障跳閘，故障部分不再與系統電源相連，由分布式電源和負荷所形成的電力孤島保持功率和電壓在額定值附近運行。然而，看似正常運行的電力孤島卻給自動重合閘產生了兩方面潛在的威脅。

1）？非同期合閘。在系統側電源斷開至自動重合閘動作這段時間內，DG有可能加速或者減速運轉，電力孤島很難與系統側電源保持完全同步，兩者之間出現一個相角差。當相角差達到一定的大小時，非同期重合閘會引起很大的沖擊電流或電壓，圖1為某次非同期重合閘產生的沖擊電流的波形。在沖擊電流的作用下，饋線保護可能誤動作，使自動重合閘失去迅速恢復瞬時故障的能力。同時，沖擊電流也可能對配電網和DG設備帶來致命的沖擊。

2）故障點電弧重燃。在失去系統側電壓后，DG可能繼續對故障點供電，進行重合閘時，DG所提供的電流阻礙了故障點電弧的熄滅，引起故障點電弧重燃，導致絕緣擊穿，此時瞬時性故障將進一步擴大為永久性故障。

因此，DG的接入對自動重合閘的正常工作產生了很大的影響。DG側應該安裝低周、低壓解列裝置，同時為了避免非同期重合閘給配電網和DG設備帶來的沖擊，系統側重合閘繼電器需檢線路無壓，DG側檢同期。

二、分布式發電對分支線路保護的影響

2.1 熔斷器保護的原理

如圖2所示的局部配電網結構圖（不包括DG），采用熔斷器保護是我國配電網經常采用的保護形式。熔斷器能夠在分支線出現不被允許的大電流時，由電流通過熔體產生的熱量將熔體或者熔絲熔斷，從而實現對故障線路的切除。DG接入前，當K1點故障時，應由熔斷器F4動作切除故障，F5不應動作。F5～F4之間的時間一電流曲線如圖3所示，其中MM（MjnimumMe1ting）代表熔斷器的最小熔解曲線，Tc（T0talclearing）代表熔斷器的完全熔解曲線。由圖3可知，F5的MM和Tc曲線均在F4之上，當F5和F4感受到同樣的故障電流時，F4熔斷所需的時間小于F5，總是先于F5熔斷，這就實現了熔斷器保護的選擇性。同樣道理，F3—F2之間、F2—F1之間的配合與F5～F4相似。

2.2 DG對熔斷器保護的影響

若在分支線引入DG，則熔斷器保護將受到影響。如圖2所示，在CD段接入DG，當k1點發生故障時，DG的接入對熔斷器保護構成了兩方面的威脅。一方面，DG和系統側電源都向故障點k1提供故障電流，當這個電流值過大時，由圖3可看到上級F5和下級F4可能會同時損壞或者熔斷，但是按照保護的選擇性原則只要求F4熔斷，F5不受影響，顯然，DG的引入破壞了熔斷器保護的配合關系。另一方面，DG通過F2和F3向故障點k1提供反向故障電流，由于熔斷器沒有判別方向的能力，當DG容量足夠大時，這個反向的故障電流可能會很大，導致F2或F3損壞或熔斷。按照保護設置的原則，這也是不允許的。

三、結語

分布式發電作為一種新的發電方式，在未來的電力系統中一定會得到廣泛應用，而且，大量分布式電源接入配電網必將深刻影響配電網的結構以及配電網的短路電流的大小、流向及分布，對配電網的繼電保護帶來多方面的影響。為了提高配電網供電的可靠性和供電質量，分析分布式發電對配電網繼電保護及其動作行為造成的影響，對分布式發電的推廣和應用具有一定的意義。

參考文獻：

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