淺談分布式發(fā)電系統(tǒng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響

趙璇

[摘 ?要]分布式發(fā)電作為一種分散的發(fā)電方式，其對短路電流、電能質(zhì)量、繼電保護裝置配置以及電網(wǎng)可靠性等方面都造成了較大的影響。本文分析了分布式發(fā)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(chǎn)生的各種可能影響，對分布式發(fā)電的廣泛推廣具有一定的意義。

[關(guān)鍵詞]分布式發(fā)電 ?電力系統(tǒng) ?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(fā)電是目前電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中一個關(guān)鍵的技術(shù)，它對確保電力系統(tǒng)的連續(xù)運轉(zhuǎn)起著決定性的作用。分布式發(fā)電在減少環(huán)境污染、降低終端用戶的費用等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時又具有靈活性、高效性和能源來源多樣化等優(yōu)點，因此，隨著分布式發(fā)電技術(shù)的深入研究和設(shè)備成本的逐漸降低。其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸增加。

一、分布式發(fā)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(wǎng)中接入分布式發(fā)電，當故障發(fā)生時，配電網(wǎng)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(wǎng)原有繼電保護裝置的正常運行。含分布式電源的配電網(wǎng)在故障發(fā)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(shè)分布式發(fā)電接入的是l0kV配電網(wǎng)絡(luò)，并且將10kV變電站以上的電網(wǎng)等值為一個電壓源，根據(jù)此假設(shè)條件來分析分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護的影響。分布式發(fā)電引入10kV配電網(wǎng)，將使配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)變成雙側(cè)電源甚至是多側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，從而改變故障電流的大小、持續(xù)時間及其電流方向

1.2 對自動重合閘的影響

分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)前，配電網(wǎng)為單側(cè)電源的放射式結(jié)構(gòu)，自動重合閘在迅速恢復(fù)對瞬時性故障線路的供電時。不會對配電網(wǎng)產(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)生了兩方面潛在的威脅。

1）？非同期合閘。在系統(tǒng)側(cè)電源斷開至自動重合閘動作這段時間內(nèi)，DG有可能加速或者減速運轉(zhuǎn)，電力孤島很難與系統(tǒng)側(cè)電源保持完全同步，兩者之間出現(xiàn)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(chǎn)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(fù)瞬時故障的能力。同時，沖擊電流也可能對配電網(wǎng)和DG設(shè)備帶來致命的沖擊。

2）故障點電弧重燃。在失去系統(tǒng)側(cè)電壓后，DG可能繼續(xù)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(dǎo)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(chǎn)生了很大的影響。DG側(cè)應(yīng)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(wǎng)和DG設(shè)備帶來的沖擊，系統(tǒng)側(cè)重合閘繼電器需檢線路無壓，DG側(cè)檢同期。

二、分布式發(fā)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(wǎng)結(jié)構(gòu)圖（不包括DG），采用熔斷器保護是我國配電網(wǎng)經(jīng)常采用的保護形式。熔斷器能夠在分支線出現(xiàn)不被允許的大電流時，由電流通過熔體產(chǎn)生的熱量將熔體或者熔絲熔斷，從而實現(xiàn)對故障線路的切除。DG接入前，當K1點故障時，應(yīng)由熔斷器F4動作切除故障，F(xiàn)5不應(yīng)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，F(xiàn)5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，F(xiàn)4熔斷所需的時間小于F5，總是先于F5熔斷，這就實現(xiàn)了熔斷器保護的選擇性。同樣道理，F(xiàn)3—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(fā)生故障時，DG的接入對熔斷器保護構(gòu)成了兩方面的威脅。一方面，DG和系統(tǒng)側(cè)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，F(xiàn)5不受影響，顯然，DG的引入破壞了熔斷器保護的配合關(guān)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(dǎo)致F2或F3損壞或熔斷。按照保護設(shè)置的原則，這也是不允許的。

三、結(jié)語

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

參考文獻：

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