淺談地方電廠并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

摘要：本文結(jié)合電力系統(tǒng)的實際情況，總結(jié)了大量地方發(fā)電廠分散電源的并網(wǎng)運(yùn)行給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、繼電保護(hù)、電壓控制等方面的影響。

關(guān)鍵詞：分散電源 穩(wěn)定性 保護(hù) 自動裝置

從19世紀(jì)70年代歐洲進(jìn)入電力革命時代，到1882年愛迪生在美國紐約珍珠街建立了一座擁有6臺發(fā)電機(jī)組的發(fā)電廠，再到現(xiàn)在各種類型發(fā)電廠的建立、投產(chǎn)，給人們的生活帶來了巨大的變化。這種集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的電力系統(tǒng)是目前電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要發(fā)供電方式，以及大量地方發(fā)電廠分散電源的并網(wǎng)運(yùn)行，地方發(fā)電廠分散電源作為集中供電系統(tǒng)的一種有益補(bǔ)充，有其一定的優(yōu)點(diǎn)：①在主網(wǎng)故障時，提供必要的備用容量，繼續(xù)對用戶供電；②在主網(wǎng)功率缺額時，可以完成緊急調(diào)峰的任務(wù)；③減少了電壓跌落等電能質(zhì)量發(fā)生問題的可能；④提高了小系統(tǒng)中用電負(fù)荷的供電可靠性；⑤分布在用電負(fù)荷周圍，降低了輸配電損耗；⑥在一定程度上，緩解了主網(wǎng)改造擴(kuò)容的壓力?，F(xiàn)在地方發(fā)電廠分散電源已經(jīng)成為集中供電方式不可缺少的重要補(bǔ)充，在一定程度上緩解了地方電廠的供電壓力。但是，大量地方發(fā)電廠分散電源的并網(wǎng)運(yùn)行，也會給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、繼電保護(hù)、電壓控制等帶來了一系列的影響。下面我們就來討論一下大量地方發(fā)電廠分散電源并網(wǎng)運(yùn)行對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、潮流分布、電能質(zhì)量、供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗、保護(hù)配置等方面的影響。

1 對于穩(wěn)定性的影響

地方發(fā)電廠分散電源接入配電網(wǎng)后，輻射式的網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)橐粋€遍布電源和用戶的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，潮流也不再單向的從變電站母線流向各個負(fù)荷。地方發(fā)電廠分散電源的接入將對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響主要是引起了系統(tǒng)潮流的變化，不過，因地方發(fā)電廠分散電源的容量小，供電半徑小，負(fù)荷幾乎都集中在電廠的母線上，一般在暫態(tài)分析中，只把它作為一個負(fù)的負(fù)荷來考慮，很難影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)電壓下降，地方發(fā)電廠分散電源的有功出力下降，同時，吸收一定的無功功率，因此，地方發(fā)電廠分散電源的接入提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)大量電動機(jī)啟動時，整個系統(tǒng)無功需求講增大，電壓將下降。

2 對于保護(hù)和自動裝置的影響

配電網(wǎng)大都是輻射性網(wǎng)絡(luò)，開環(huán)運(yùn)行，都假設(shè)潮流是單向的，從電源流向低壓網(wǎng)絡(luò)，所以配網(wǎng)的相間和接地保護(hù)大都采用延時的多段過流保護(hù)，通過定值和時間整定實現(xiàn)選擇性。當(dāng)配電網(wǎng)中接入有地方發(fā)電廠分散電源，在發(fā)生短路故障時，地方發(fā)電廠分散電源自身也會向故障點(diǎn)提供一個短路電流，因保護(hù)的位置、故障點(diǎn)的位置和地方發(fā)電廠分散電源接入的位置不同，會造成流過保護(hù)裝置的短路電流就會發(fā)生變化（增加或減小），因此，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，對系統(tǒng)本身和地方發(fā)電廠分散電源都會造成影響。

3 對于電能質(zhì)量的影響

在配網(wǎng)系統(tǒng)中，地方發(fā)電廠分散電源的接入大大增加了其電能質(zhì)量問題的復(fù)雜性。地方發(fā)電廠分散電源連接到系統(tǒng)以后，系統(tǒng)和地方發(fā)電廠分散電源的影響是相互的。輸配電網(wǎng)絡(luò)會造成地方發(fā)電廠分散電源/負(fù)荷的電壓跌落、電壓驟升、波形畸變和電壓不平衡等結(jié)果；地方發(fā)電廠分散電源/負(fù)荷會造成系統(tǒng)諧波電流、不平衡電流和無功電壓閃變等結(jié)果。

4 對于電壓控制和無功潮流分布的影響

用戶的用電設(shè)備正常工作時，對于電壓的要求比較高，因此，在配電網(wǎng)中有很多的電壓控制措施（如：有載調(diào)節(jié)變壓器分接頭、無功補(bǔ)償?shù)龋?，地方發(fā)電廠分散電源的出現(xiàn)給電壓控制帶來了一定的問題。

地方發(fā)電廠分散電源的接入改變了系統(tǒng)潮流，同時也改變了無功分布和電壓。系統(tǒng)的潮流方向改變以后，傳統(tǒng)的適用于輻射性配電網(wǎng)的自動電壓控制的調(diào)整難度增加了。如果地方發(fā)電廠分散電源大于它所在的饋線的總負(fù)荷量，會向系統(tǒng)供電，使潮流反向，將造成饋線末端的電壓升高；如果地方發(fā)電廠分散電源遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它所在的饋線的總負(fù)荷量，或是出現(xiàn)故障而造成小于它所在的饋線的總負(fù)荷量，會從系統(tǒng)吸收有功功率和無功功率，將造成饋線末端的電壓降低。

5 對于網(wǎng)絡(luò)損耗及其經(jīng)濟(jì)性的影響

地方發(fā)電廠分散電源的接入改變了系統(tǒng)潮流的同時，因為地方發(fā)電廠分散電源的位置及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和容量及饋線總負(fù)荷量的大小這兩個主要因素，也改變了網(wǎng)絡(luò)損耗。如果一個小地方發(fā)電廠分散電源靠近一個大負(fù)荷，地方發(fā)電廠分散電源的容量小于它所在的饋線的總負(fù)荷量，它就近承擔(dān)了一部分負(fù)荷量，減少了系統(tǒng)因供應(yīng)負(fù)荷所要傳輸?shù)挠泄蜔o功，相應(yīng)的也就減少了網(wǎng)絡(luò)損耗；反之，如果一個大地方發(fā)電廠分散電源離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，地方發(fā)電廠分散電源的容量大于它所在的饋線的總負(fù)荷量，需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸向系統(tǒng)供電，增加了配電網(wǎng)的損耗。

6 對自動控制裝置和繼電保護(hù)策略的影響

地方發(fā)電廠分散電源的容量一般較小，電壓等級也比較低，一般通過110KV或5KV的配電網(wǎng)并入主系統(tǒng)。并入地方發(fā)電廠分散電源之前，配電網(wǎng)多為輻射性單電源系統(tǒng)，有地方發(fā)電廠分散電源并入后，則變?yōu)殡p電源或多電源系統(tǒng)。然而，與普通的多電源系統(tǒng)不同，并入地方發(fā)電廠分散電源后，配電網(wǎng)一側(cè)是主系統(tǒng)電源（該電源強(qiáng)大，容量較大），其余側(cè)是地方發(fā)電廠分散電源（該電源較弱，容量較小）。地方發(fā)電廠分散電源的并入，可能會改變原有系統(tǒng)的潮流分布和短路電流大小，對配電網(wǎng)原有的繼電保護(hù)裝置的配置會有一定的影響。

鑒于以上所列地方發(fā)電廠分散電源的并網(wǎng)運(yùn)行給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、繼電保護(hù)、電壓控制等帶來的影響，需要從地方發(fā)電廠分散電源并網(wǎng)發(fā)電的運(yùn)行特性著手，提出一些克服對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、潮流分布、電能質(zhì)量、供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗、保護(hù)配置等方面影響所須采取的技術(shù)和管理措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]王瑞敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).北京科學(xué)技術(shù)出版社.1994.

[2]吳際舜.電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析.上海交通大學(xué)出版社.1985.

[3]國電調(diào)度中心.電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編.中國電力出版社.2000.