解析分布式新能源并網(wǎng)變電站備自投及保護(hù)方式

袁凱

摘 要 隨著國(guó)家的發(fā)展，對(duì)能源的需求越來(lái)越大，要求對(duì)新能源進(jìn)行并網(wǎng)，但是應(yīng)用傳統(tǒng)變電站設(shè)備對(duì)分布式能源并網(wǎng)后的保護(hù)存在一些問(wèn)題，如會(huì)導(dǎo)致分布式能源出現(xiàn)帶負(fù)荷孤島運(yùn)行等。本文根據(jù)實(shí)例研究，應(yīng)用現(xiàn)有的線路保護(hù)以及備自投聯(lián)動(dòng)分布式新能源并網(wǎng)線路的方法，進(jìn)而使得電網(wǎng)適應(yīng)新能源的并入，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，希望本文闡述的內(nèi)容對(duì)相關(guān)工作者有所幫助。

關(guān)鍵詞 分布式能源 并網(wǎng) 孤島 備自投 保護(hù)

一、前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能的需求與日俱增，進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)的要求也在不斷提高。由于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的原因，我國(guó)仍然采用大電網(wǎng)集中供電，但是采用此種模式，一旦發(fā)生故障，將會(huì)帶來(lái)巨大的損失，嚴(yán)重影響社會(huì)的正常運(yùn)行，分布式發(fā)電技術(shù)就很好地解決了這個(gè)難題。與此同時(shí)，這對(duì)分布式新能源并網(wǎng)變電站自投以及保護(hù)提出了更高的要求。新能源電廠在并網(wǎng)后會(huì)產(chǎn)生多端電源電網(wǎng)，而多端電源電網(wǎng)的產(chǎn)生為調(diào)度、保護(hù)和備自投等裝置帶來(lái)了困難。以雙峰凱迪110KV電廠為例，改造現(xiàn)有的保護(hù)裝置以及備自投裝置，進(jìn)而保護(hù)裝置能夠準(zhǔn)確動(dòng)作實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，有效減少短路故障時(shí)形成的孤島，有效提高了新能源并網(wǎng)后的穩(wěn)定性。

二、傳統(tǒng)變電站備自投和保護(hù)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(duì)變電站110kV主接線方式進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述，該變電站高壓側(cè)改變了傳統(tǒng)的單母線分段連接方式，采用新型的高壓隔離開(kāi)關(guān)，這樣更能保證電網(wǎng)的安全。圖中還有三條線路，兩條細(xì)實(shí)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(lái)的部分表示即將要并網(wǎng)的508凱印線。該變電站的504、506兩條線的保護(hù)裝置均采用常規(guī)方式。在正常運(yùn)行時(shí)，兩條線路的其中一條進(jìn)行供電，另外一條進(jìn)行制熱備用。

三、傳統(tǒng)方式在運(yùn)行中存在的問(wèn)題

如圖1所示，凱迪新能源電廠并網(wǎng)后，但是在正常運(yùn)行時(shí)，506、504其中只有一條進(jìn)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(xiàng)發(fā)生跳閘事故，那么將有可能發(fā)生以下?tīng)顩r。

第一，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，凱迪廠的發(fā)電機(jī)會(huì)立即啟動(dòng)，這樣就會(huì)造成母線上的電壓無(wú)法下降，進(jìn)而508線路會(huì)變成孤島運(yùn)行的模式。同時(shí)，供電線路上的重合閘和備自投都無(wú)法準(zhǔn)確動(dòng)作，進(jìn)而嚴(yán)重影響供電質(zhì)量，并且孤島帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)論是對(duì)工作人員還是對(duì)機(jī)器設(shè)備都會(huì)帶來(lái)巨大傷害，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)，甚至還會(huì)危及人身安全。

第二，假如發(fā)生的故障是短暫性的，僅僅是一瞬間的故障，這樣會(huì)造成線路PT空開(kāi)熔斷。發(fā)生這種情況將會(huì)對(duì)凱迪廠的發(fā)電機(jī)造成巨大傷害，甚至?xí)苯邮拱l(fā)電機(jī)報(bào)廢。

第三，站內(nèi)供電線路開(kāi)關(guān)不能動(dòng)作，這樣會(huì)導(dǎo)致另一側(cè)的開(kāi)關(guān)不能實(shí)現(xiàn)非同期重合站，這樣本站就會(huì)形成孤島運(yùn)行的模式。

四、改進(jìn)方案

以上情況的主要問(wèn)題出現(xiàn)在504、506線路保護(hù)以及備自投這兩個(gè)部分，因此需要對(duì)這兩個(gè)部分進(jìn)行改進(jìn)。其具體方法如下所示：

第一，當(dāng)504線路保護(hù)退出重合閘時(shí)。當(dāng)504線路出現(xiàn)故障，不能正常運(yùn)行時(shí)，504保護(hù)出口應(yīng)該使504、508的斷路器同時(shí)跳閘，這樣能夠有效避免新能源孤島運(yùn)行。以此類推，當(dāng)506線路出現(xiàn)故障，不能正常運(yùn)行時(shí)，506保護(hù)出口應(yīng)該使506、508的斷路器同時(shí)跳閘，這樣能夠有效避免新能源孤島運(yùn)行。

第二，當(dāng)備自投裝置在跳504斷路器的同時(shí)也應(yīng)該跳開(kāi)508斷路器，之后再使506斷路器合閘。只有當(dāng)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(kāi)入端子，這時(shí)如果檢測(cè)到508斷路器處于合位時(shí)，就不能使用506的備自投合位斷路器，這樣能夠有效避開(kāi)非同期合閘的現(xiàn)象出現(xiàn)。以此類推，當(dāng)備自投裝置在跳506斷路器的同時(shí)也應(yīng)該跳開(kāi)508斷路器，之后再使504斷路器合閘。只有當(dāng)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(kāi)入端子，這時(shí)如果檢測(cè)到508斷路器處于合位時(shí)，就不能使用504的備自投合位斷路器，這樣能夠有效避開(kāi)非同期合閘的現(xiàn)象出現(xiàn)。

第三，根據(jù)實(shí)際情況，只能在508電線廠側(cè)出現(xiàn)同期功能。在508側(cè)進(jìn)行手動(dòng)合閘時(shí)，應(yīng)該檢測(cè)線路側(cè)電壓的情況，只有當(dāng)線路側(cè)沒(méi)有電壓的情況下才能擠擰非同期手動(dòng)合閘。

五、利用原有設(shè)備的改進(jìn)方案

第一，對(duì)506和504輸電線路加入保護(hù)壓板裝置還有定值，合理規(guī)劃重合閘的方式，保護(hù)系統(tǒng)電源端應(yīng)用檢無(wú)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(tǒng)電源在重合閘時(shí)出現(xiàn)非同期合閘的現(xiàn)象。

第二，當(dāng)504線路出現(xiàn)故障時(shí)，由于差動(dòng)保護(hù)的作用，504會(huì)發(fā)生跳閘現(xiàn)象，這時(shí)就要求在504保護(hù)出口處也應(yīng)該使504、508的斷路器動(dòng)作。當(dāng)506線路出現(xiàn)故障時(shí)，由于差動(dòng)保護(hù)的作用，506會(huì)發(fā)生跳閘現(xiàn)象，這時(shí)就要求在506保護(hù)出口處也應(yīng)該使506、508的斷路器動(dòng)作。采用這種方式能在系統(tǒng)電源發(fā)生故障時(shí)迅速切除新能源，有效避免孤島運(yùn)行以及非同期合閘的現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)用備自投可以快速恢復(fù)供電能力，進(jìn)而保證了穩(wěn)定地提供電能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

第三，在對(duì)508線路進(jìn)行手動(dòng)合閘回路中傳入無(wú)壓觸點(diǎn)，可以有效防止在對(duì)508進(jìn)行手動(dòng)合閘時(shí)出現(xiàn)有電壓的情況下進(jìn)行操作，進(jìn)而避免出現(xiàn)非同期合閘事故。

具體保護(hù)方案的實(shí)施：從504、508的保護(hù)屏以及備自投保護(hù)屏到508的保護(hù)屏都增設(shè)電纜一根以及保護(hù)出口跳閘的出口壓板，這樣能夠有效保護(hù)504、506以及備自投裝置以及保護(hù)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(kāi)入端子，使得508保護(hù)裝置線路無(wú)壓常閉開(kāi)。

六、改造效果

應(yīng)用模擬方式對(duì)改造效果進(jìn)行檢驗(yàn)，504斷路器運(yùn)行，506斷路器備用。拉開(kāi)506斷路器，這時(shí)備自投裝置跳開(kāi)504、508斷路器，然后使506斷路器重合閘，檢測(cè)報(bào)告顯示，改造后的線路具有很好的效果，完全達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。檢測(cè)報(bào)告如表1所示。

七、結(jié)語(yǔ)

本文所提出的改進(jìn)方案，只應(yīng)用了四根電纜實(shí)現(xiàn)了快速解列，該改進(jìn)方案具有簡(jiǎn)單明了、可實(shí)施性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效改善分布式電源孤島帶負(fù)荷運(yùn)行的狀況，以及有效解決新能源并網(wǎng)后變電站側(cè)非同期合閘的隱患。本文提出的改進(jìn)方案，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了新思路。

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