分布式電源并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響

劉大瑋

【摘? 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，能源需求越來(lái)越重要。煤炭、石油等傳統(tǒng)資源除了造成環(huán)境污染外，還存在著發(fā)電不可再生的致命缺陷。因此，發(fā)展可再生能源已成為世界性的話題。分布式發(fā)電作為一種可再生能源，近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文討論了分布式發(fā)電，研究分析了分布式發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響。

【關(guān)鍵詞】分布式電源;并網(wǎng);影響;措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM727???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

隨著電力工業(yè)中各種新能源的發(fā)展，風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越頻繁。為了充分利用可再生能源，分布式發(fā)電技術(shù)越來(lái)越重要。該技術(shù)與配電網(wǎng)的有效結(jié)合，可大大提高可再生能源的利用效率。因此，研究分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響，對(duì)促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1、分布式電源接入配電網(wǎng)的一般技術(shù)原則

本文在研究過(guò)程中主要分析了配電網(wǎng)的一些技術(shù)原理。針對(duì)上述分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響因素，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了分析：（1）在接入和安裝過(guò)程中，需要嚴(yán)格要求接入容量和并網(wǎng)電壓水平方向。控制相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如電壓等級(jí)的選擇，可以根據(jù)裝機(jī)容量。當(dāng)分布式發(fā)電的總?cè)萘啃∮谂潆娮儔浩麟妷簳r(shí)，分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)系統(tǒng)主要有兩種方式：一是專(zhuān)線接入，二是T型接入。（2）配電網(wǎng)分布式發(fā)電接入方案的設(shè)計(jì)還應(yīng)注意幾個(gè)技術(shù)原則。例如，在接入之前，首先要明確幾個(gè)點(diǎn)：1）定義用戶的接入交換機(jī);2）定義電網(wǎng)連接點(diǎn)的位置;3）仔細(xì)驗(yàn)證已接入分布式發(fā)電的配電網(wǎng)的線路載流量和變壓器容量。（4）根據(jù)用戶安裝的電報(bào)容量，認(rèn)真計(jì)算電網(wǎng)側(cè)設(shè)備的選型。此外，還應(yīng)注意的是，對(duì)于接入某些分布式電源的站點(diǎn)，禁止與其他站點(diǎn)進(jìn)行低壓連接。（3）配電網(wǎng)分布式發(fā)電接入過(guò)程中并網(wǎng)接口/設(shè)備的功能要求。對(duì)于不同類(lèi)型分布式發(fā)電的接入，并網(wǎng)接口/設(shè)備的功能要求主要見(jiàn)表1。通過(guò)對(duì)圖中不同類(lèi)型分布式電源的比較分析，發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型分布式電源在安裝和設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)的要求略有不同。例如，在同步電動(dòng)機(jī)型分布式電源中，通常要求配電網(wǎng)中設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)配置為低周波。同時(shí)，高、低壓保護(hù)裝置的安裝還要求它們具有故障分解和故障發(fā)生時(shí)及時(shí)檢查同步關(guān)合的技術(shù)功能，結(jié)合與感應(yīng)電機(jī)類(lèi)型有關(guān)的分布式電源的并網(wǎng)接口及裝置功能的相關(guān)要求，還需注意并網(wǎng)開(kāi)關(guān)的高低壓保護(hù)裝置，配置的相關(guān)要求和技術(shù)要點(diǎn)還需要具備電壓保護(hù)跳閘和電壓關(guān)合的相關(guān)檢查功能。只有滿足不同部分的相關(guān)技術(shù)要求，才能保證接入后配電網(wǎng)的分布式電源的穩(wěn)定運(yùn)行。（4）配電網(wǎng)分布式電源接入過(guò)程中的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)化技術(shù)要求。在配電網(wǎng)分布式接入過(guò)程中，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)符合以下三項(xiàng)相關(guān)規(guī)定：1）繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定;2）繼電保護(hù)相關(guān)操作規(guī)程;3）對(duì)策。適用相關(guān)規(guī)定。為避免繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)作和拒動(dòng)，可在雙邊供電線路的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善相關(guān)的保護(hù)整定。（5）電能質(zhì)量技術(shù)的有關(guān)要求。分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)系統(tǒng)后，分布式發(fā)電與公用電網(wǎng)連接的以下電能質(zhì)量指標(biāo)：電壓偏差、電壓波動(dòng)、電壓閃變、諧波、三相電壓與諧波不平衡等，需滿足以下要求：降低國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：例如國(guó)家電能質(zhì)量。相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)要求，如電能質(zhì)量供電電壓偏差、電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變、GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波等。

2、分布式電源對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)裝置的影響

2.1 分布式電源的饋線側(cè)故障分析

2.1.1 故障位于接入點(diǎn)上下游不同位置時(shí)

分布式電源DG1接入饋線的BC段，故障發(fā)生的位置位于DG1下游的饋線CD段①處。當(dāng)DG1容量足夠大時(shí)，在DG1接入后會(huì)導(dǎo)致DG1下游的保護(hù)電流變大而DG1上游保護(hù)電流變小。當(dāng)饋線AB段③處發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)R2處流過(guò)DG1提供的反向故障電流。此時(shí)，如果饋線保護(hù)不帶電流方向元件，反向故障電流可能超過(guò)保護(hù)R2處的保護(hù)電流整定值，從而引起保護(hù)R2的誤動(dòng)作。就DG1下游保護(hù)而言，在配電網(wǎng)中的保護(hù)范圍可以延伸到相鄰的一條線路上，從而使得不同線路上的電流保護(hù)發(fā)生相互干擾。因此，電流保護(hù)效果受到了一定影響。

2.1.2 故障位于相鄰饋線時(shí)

分布式電源DG2接入饋線BC段，當(dāng)相鄰饋線AE段④處發(fā)生故障時(shí)，DG2會(huì)通過(guò)故障電流經(jīng)保護(hù)R4流向故障點(diǎn)。當(dāng)電流足夠大且保護(hù)R4沒(méi)有加裝方向元件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生保護(hù)R4的誤動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)R4流過(guò)的故障電流加大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)R4的保護(hù)區(qū)域蔓延到下一段線路，和保護(hù)R3失去配合。當(dāng)DG2容量足夠大時(shí)，反向電流有可能超過(guò)電流保護(hù)的整定值，導(dǎo)致保護(hù)R3誤動(dòng)作。此種狀態(tài)下，無(wú)法確保饋線保護(hù)的選擇性。

2.1.3分布式電源接入配電系統(tǒng)的母線側(cè)

當(dāng)DG3接入系統(tǒng)電源的母線A時(shí)，相當(dāng)于增大系統(tǒng)的短路容量，一定程度上增大了短路電流，對(duì)饋線電流保護(hù)的影響較小，且提高了各饋線電流保護(hù)的靈敏度。

2.1.4分布式電源接入導(dǎo)致饋線部分保護(hù)靈敏度的變化

分布式電源DG1接入饋線的BC段，如果饋線在BC段的②處發(fā)生短路或過(guò)流時(shí)，原則上是由保護(hù)裝置R2的動(dòng)作來(lái)控制斷路器切除故障。但是，由于DG1的接入，此時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的電流由兩路電源疊加產(chǎn)生，實(shí)際流過(guò)R2裝置的電流會(huì)相應(yīng)減少，影響了R2動(dòng)作的靈敏度，甚至?xí)軇?dòng)。類(lèi)似地，饋線CD段的①處發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)裝置R1的動(dòng)作電流值由系統(tǒng)電源和DG1共同提供的增量電流，會(huì)導(dǎo)致R1的靈敏度變大產(chǎn)生拒動(dòng)，從而擴(kuò)大故障范圍。

3、分布式電源接入對(duì)線路保護(hù)影響的對(duì)策

針對(duì)分布式電源接入配電網(wǎng)后對(duì)保護(hù)電流產(chǎn)生的影響程度，因其將原來(lái)輻射狀單電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為雙電源或多電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)依靠修改保護(hù)裝置的整定值進(jìn)行消除。可以考慮對(duì)原保護(hù)裝置加裝方向保護(hù)裝置進(jìn)行選擇性保護(hù)，其與雙向計(jì)量裝置類(lèi)似，可以保證原電源系統(tǒng)電流方向保護(hù)的可靠性，也避免了DG接入對(duì)保護(hù)的影響。帶方向性電流保護(hù)裝置的造價(jià)非常高，因此需要考慮經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)分布式電源本身存在的故障對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，需在配電線路和分布式電源的連接處安裝故障解列裝置。當(dāng)發(fā)生短路等故障時(shí)，對(duì)故障點(diǎn)以后的并網(wǎng)DG進(jìn)行可靠切除，待故障消除后，分布式電源經(jīng)重合閘裝置或手動(dòng)再行并網(wǎng)。該方案要求安裝的故障解列和防孤島裝置的動(dòng)作時(shí)間需滿足時(shí)限要求，同時(shí)要保證動(dòng)作的可靠性和靈敏性。對(duì)于自發(fā)自用分布式電源接入配電系統(tǒng)，可以在并網(wǎng)點(diǎn)側(cè)安裝逆功率保護(hù)裝置，確保DG的發(fā)電被內(nèi)網(wǎng)負(fù)荷消納，出現(xiàn)超發(fā)情況時(shí)不向電網(wǎng)側(cè)倒送電，杜絕了DG向故障點(diǎn)提供短路電流。該方案雖然限制了分布式電源的發(fā)電容量，但是對(duì)配電系統(tǒng)的電流保護(hù)幾乎不產(chǎn)生影響，關(guān)鍵是做到了發(fā)電功率和負(fù)載的匹配度，最大限度地發(fā)揮了DG的發(fā)電能力。

結(jié)束語(yǔ)

分布式發(fā)電是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分。現(xiàn)階段，分布式發(fā)電的研究和應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在詳細(xì)分析電網(wǎng)接入DG過(guò)程對(duì)配電網(wǎng)的主要影響的基礎(chǔ)上，分析了DG接入配電網(wǎng)的一般技術(shù)原則和DG接入配電網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)原則，以進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

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（作者單位：中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司）