分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響探究

明濤

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及科技水平的提升，電力行業(yè)也因此得到了迅速發(fā)展，發(fā)電技術(shù)也在不斷地推陳出新。分布式發(fā)電技術(shù)，是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中較為先進(jìn)的一種發(fā)電技術(shù)，具有高效性和環(huán)保性等特點(diǎn)，并且這種技術(shù)給傳統(tǒng)繼電器保護(hù)帶來了不小的影響。文章從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的保護(hù)配置兩個(gè)方面進(jìn)行分析，進(jìn)一步探究分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；分布式發(fā)電；配電網(wǎng)；繼電保護(hù)

分布式發(fā)電（Distributed Generation）簡(jiǎn)稱DG，是一種先進(jìn)的新型發(fā)電技術(shù)，其主要應(yīng)用目的在于更好的對(duì)客戶需求進(jìn)行服務(wù)。通常相關(guān)電力部門會(huì)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)電組容量進(jìn)行有效地控制，一般情況下，其電容量控制在20兆瓦到30兆瓦之間為最佳。因此，電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)電流一旦發(fā)生變化，就會(huì)導(dǎo)致線路的靈敏度受到影響。而DG作為電網(wǎng)繼電保護(hù)中最為重要的手段之一，能夠從根本上提升電力系統(tǒng)傳輸電能的穩(wěn)定性和安全性。

1 電網(wǎng)保護(hù)的組成結(jié)構(gòu)

在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)中，其結(jié)構(gòu)都是使用單電源輻射狀的方式所組成，對(duì)于電網(wǎng)繼電保護(hù)的設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單。隨著科技水平的發(fā)展，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在逐漸復(fù)雜化，而系統(tǒng)中的保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)也隨之變的繁瑣?，F(xiàn)階段，我國國內(nèi)電力系統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)使用的方式主要有兩種即：反時(shí)限過電流保護(hù)以及三段式電流保護(hù)。

在電網(wǎng)線路進(jìn)行電流傳輸期間，反時(shí)限電流能夠?qū)﹄娋W(wǎng)線路電流的傳輸起到一定保護(hù)作用，這是由于反時(shí)限電流保護(hù)受到線路中電流大小的直接影響，對(duì)線路保護(hù)時(shí)間越短，就會(huì)導(dǎo)致線路短路時(shí)瞬間電流過大。DG對(duì)線路中較近的故障動(dòng)作保護(hù)時(shí)間會(huì)比較短，而對(duì)于線路中較遠(yuǎn)處故障動(dòng)作的保護(hù)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，因此，這種對(duì)于電網(wǎng)電流的保護(hù)方式，能夠符合繼電保護(hù)的需求，所以在電網(wǎng)繼電保護(hù)中得到了大范圍使用。

通常情況下，電流保護(hù)就是指三段式電流保護(hù)方式，其中包含了時(shí)限、瞬時(shí)以及過電流三種，因此一定要對(duì)這些電流進(jìn)行保護(hù)，才能有效提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[1]?，F(xiàn)階段，我國國內(nèi)的配電網(wǎng)絡(luò)主要由中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)組成，其中還包含了單側(cè)電源以及輻射電源，而單側(cè)電源又不是通常情況下所說的接地電源。然而，就我國實(shí)際的繼電保護(hù)情況來看，其相對(duì)的保護(hù)水平還比較落后。其中三段式電流保護(hù)則是按照電流支路的開關(guān)，來對(duì)熔斷器進(jìn)行保護(hù)，熔斷器又存在于線路之上，并且其還要和上下支路中的熔斷器進(jìn)行配合使用，才能起到保護(hù)配電網(wǎng)絡(luò)的作用。這種方法不具有方向性，因此，對(duì)于電網(wǎng)的保護(hù)已經(jīng)滿足不了電力系統(tǒng)的實(shí)際需求。

2 分布式發(fā)電對(duì)饋線保護(hù)的影響分析

2.1 分布式發(fā)電對(duì)兩段電流保護(hù)的作用

想要對(duì)兩段式電流進(jìn)行有效保護(hù)，就一定要將分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)絡(luò)中。一旦線路發(fā)生故障，其電流量就會(huì)發(fā)生改變，在此故障期間，配電網(wǎng)絡(luò)中的繼電保護(hù)無法正常運(yùn)行。然而，對(duì)于其中一部分不是電纜的線路來說，一旦饋線發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行受到影響。因此，為了進(jìn)一步提升恢復(fù)供電的速率，就要安裝相應(yīng)的三相一次重合閘。一般情況下，終端線路會(huì)使用兩段式進(jìn)行保護(hù)。除此之外，對(duì)瞬時(shí)電流的保護(hù)要使用兩段式和三線一次重合閘結(jié)合的方式進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)而確保電網(wǎng)線路整體的安全系數(shù)。下面就對(duì)分布式發(fā)電對(duì)三段式電流保護(hù)的影響進(jìn)行分析。文章以分布式發(fā)電在進(jìn)入10kV配電網(wǎng)為例，對(duì)其保護(hù)作用進(jìn)行具體分析。

首先，能夠降低線路保護(hù)動(dòng)作的靈敏性。如圖1所示，把DG引進(jìn)到B、C兩點(diǎn)之間的任意位置上，這時(shí)就會(huì)將B點(diǎn)和C點(diǎn)之間，劃分成兩個(gè)部分，而A點(diǎn)和DG之間的供電方式就會(huì)變化成雙電源供電，實(shí)際上DG區(qū)域不是使用雙電流方式進(jìn)行供電。一旦DG和A點(diǎn)兩者之間發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)為出現(xiàn)故障的區(qū)域進(jìn)行電流供應(yīng)。雖然B點(diǎn)到C點(diǎn)這一區(qū)域內(nèi)能夠真實(shí)感應(yīng)到故障電流的存在，但是它能夠感受到的電流值要比實(shí)際故障區(qū)域的電流值小。這時(shí)，線路保護(hù)動(dòng)作就會(huì)出現(xiàn)靈敏度降低的現(xiàn)象，一旦情況更加嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)拒絕線路保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象[2]。

其次，饋線保護(hù)動(dòng)作可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過對(duì)圖1進(jìn)行觀察可知，一旦D2點(diǎn)出現(xiàn)故障，那么在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的保護(hù)動(dòng)作就會(huì)做出跳閘反應(yīng)，然而，流經(jīng)D2點(diǎn)的總電流是由電網(wǎng)系統(tǒng)和DG一起供電的，因此R2是能夠感受到短路電流的動(dòng)作的。然而，因?yàn)殡娏鞅Ｗo(hù)沒有方向性，也不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉的功能，所以，分布電流的增大也會(huì)導(dǎo)致故障電流的增大，從而導(dǎo)致R2出現(xiàn)錯(cuò)誤的動(dòng)作。除此之外，相鄰的兩條饋線發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)的反向電流可能會(huì)致使饋線出現(xiàn)錯(cuò)誤[3]。

最后，降低保護(hù)的選擇性。通過觀察圖1不難看出，當(dāng)D3出現(xiàn)故障的時(shí)候，其保護(hù)電流是系統(tǒng)和DG所共同提供的，因此，故障的電流值要高于實(shí)際電流值。一旦出現(xiàn)故障電流的區(qū)域是在終端線上，那么因此所導(dǎo)致的影響就會(huì)加大。雖然，可以使用提升線路保護(hù)靈敏度方式來解決這種問題的存在，但是這種方法只對(duì)終端線路故障才有效。所以一旦故障電流不是出現(xiàn)在終端線路內(nèi)，那么相鄰電路電流值就會(huì)增大，這時(shí)，就只有通過對(duì)速斷保護(hù)值進(jìn)行調(diào)整，才能從本質(zhì)上提升保護(hù)的選擇性。

2.2 分布式發(fā)電對(duì)自動(dòng)重合閘的作用

當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生電弧重燃的時(shí)候，就會(huì)對(duì)自動(dòng)重合閘造成很大的影響。在電網(wǎng)運(yùn)行期間，電源要進(jìn)行斷開動(dòng)作，在這一過程中，分布式發(fā)電就會(huì)出現(xiàn)變速運(yùn)動(dòng)，致使系統(tǒng)中電源一側(cè)產(chǎn)生相應(yīng)的角度差，隨著角度差值的增加，重合閘內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)沖擊電流，從而導(dǎo)致線路保護(hù)出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作，而自動(dòng)重合閘也會(huì)喪失自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。然而，當(dāng)流經(jīng)故障點(diǎn)電流發(fā)生沖突時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)一側(cè)的電壓消失，這時(shí)DG就會(huì)為故障區(qū)域提供電流，但是重合閘閉合以后，故障點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)重燃現(xiàn)象，從而擊穿線路的絕緣體[4]。

3 分布式發(fā)電對(duì)支路保護(hù)的影響

3.1 熔斷器保護(hù)的工作原理

熔斷器能夠?qū)€路中的分支線路進(jìn)行有效保護(hù)，一旦支路中流經(jīng)的電流過大，且這種電流不被線路所允許時(shí)，熔斷器就會(huì)將熔體熔斷，進(jìn)而對(duì)故障線路進(jìn)行保護(hù)。

3.2 分布式發(fā)電對(duì)熔斷器保護(hù)作用

一旦將DG引入到線路中的分支線路里，那么就會(huì)對(duì)熔斷器保護(hù)造成一定的影響。如圖2所示，C點(diǎn)和D點(diǎn)之間出現(xiàn)了接入段DG，這時(shí)一旦K1出現(xiàn)故障，那么就會(huì)造成熔斷器的損壞，而電流保護(hù)性能也會(huì)隨之減少。除此之外，流經(jīng)K1的電流是由電網(wǎng)系統(tǒng)提供的，一旦流經(jīng)的電流值相對(duì)較大，就可能會(huì)在F4點(diǎn)以及F5點(diǎn)上出現(xiàn)故障，最后導(dǎo)致熔斷器熔斷。然而，按照電網(wǎng)相應(yīng)的保護(hù)原則以及選擇性原則，F(xiàn)5點(diǎn)是不能被熔斷的，所以，分布式發(fā)電的引入會(huì)給相應(yīng)的保護(hù)裝置帶來一定影響。除此之外，電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)給故障點(diǎn)K1點(diǎn)提供相應(yīng)的反向電流，再由于熔斷器不能有效判斷發(fā)生故障的方向，因此，當(dāng)反向電流增大，且超過一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致F2以及F3出現(xiàn)被熔斷現(xiàn)象[5]。

4 結(jié)束語

總而言之，分布式發(fā)電是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)以及方向，雖然這種方式在電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)中最大程度的發(fā)揮了自身作用，但是，還是有不少發(fā)達(dá)國家對(duì)這種方式的實(shí)際穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行深入探究和分析。因此，只有提升電力系統(tǒng)電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，才能保證電網(wǎng)供電的質(zhì)量，同時(shí)，還要進(jìn)一步對(duì)分布式發(fā)電在電網(wǎng)繼電保護(hù)中的實(shí)際作用進(jìn)行分析，這樣就可以有效減少分布式發(fā)電帶來的消極作用，進(jìn)而有效的提升其自身的積極影響。所以，只有讓分布式發(fā)電能夠大范圍的使用到電網(wǎng)繼電保護(hù)中去，才能為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展提供幫助。

參考文獻(xiàn)

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