分布式電源的安全管理分析及對策

● 湖南·國網(wǎng)株洲供電公司 蘇 鑫 吳 珊 陳貴斌

近幾年來，國家提出并鼓勵發(fā)展新能源的政策，電網(wǎng)企業(yè)積極響應(yīng)，加大新能源消納力度，新能源已成蓬勃發(fā)展態(tài)勢。但光伏發(fā)電、風(fēng)電等分布式新能源頻繁接入電網(wǎng)，給電網(wǎng)系統(tǒng)人身、設(shè)備帶來較大安全風(fēng)險，網(wǎng)源矛盾較突出。為切實解決這些矛盾，筆者選取了湖南攸縣作為調(diào)研點，深入國網(wǎng)攸縣供電公司新能源現(xiàn)場，對新能源現(xiàn)狀、安全管理情況進(jìn)行調(diào)研，深入查找新能源安全風(fēng)險和存在的問題，針對存在的問題，提出了具體的防范措施。

1 攸縣新能源現(xiàn)狀

1.1 新能源規(guī)模

攸縣目前新能源只有光伏電站，已建成投產(chǎn)10kV并網(wǎng)光伏電站1座，容量742kW；380V及以下并網(wǎng)的分布式光伏電站42座，容量9830kW；在建35kV并網(wǎng)的光伏電站1座，容量40MW。

1.2 380V及以下光伏電站情況

380V及以下光伏電站共有4種情況，第一種為居民用戶，第二種為T接在公用低壓線路上，第三種為接入公變臺區(qū)低壓回路，第四種為通過專用變壓器升壓至10kV。

2 分布式光伏電站有關(guān)技術(shù)要求

2.1 基本原理

光伏電站一般由太陽能電池組件、直流配電單元、并網(wǎng)逆變器、交流配電單元等組成，太陽能通過電池組件轉(zhuǎn)化為直流電，再通過并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電，經(jīng)變壓器升壓后饋入電網(wǎng)。

逆變器是光伏系統(tǒng)核心設(shè)備，它的基本原理是將直流電壓經(jīng)過直流EMI濾波電路、逆變單元，將直流電壓變換為三相交流電壓，通過輸出濾波器濾除高頻分量，再經(jīng)過一級交流接觸器后，通過交流EMI電路和交流斷路器后接入電網(wǎng)。逆變器有4種工作模式：開機(jī)自檢、正常工作、待機(jī)狀態(tài)、故障狀態(tài)。

2.2 技術(shù)要求

（1）分布式光伏電站應(yīng)具有在電網(wǎng)故障及恢復(fù)過程中的自保護(hù)能力。

（2）分布式光伏電站的接地方式應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)的接地方式相適應(yīng)，并應(yīng)滿足人身設(shè)備安全和保護(hù)配合的要求。

（3）分布式光伏電站所采用的逆變器應(yīng)通過國家相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢測或認(rèn)證，應(yīng)具備快速檢測孤島且斷開與電網(wǎng)連接的能力，應(yīng)具備失壓跳閘及檢有壓閉鎖合閘功能。防孤島保護(hù)動作時間應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)備自投、重合閘動作時間配合。

（4）對接入分布式光伏電站的線路載流量、變壓器容量進(jìn)行校核，以滿足光伏電站發(fā)電上網(wǎng)和離網(wǎng)后用戶用電需求。

（5）分布式光伏電站公共連接點的電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波、三相電壓不平衡、諧波等電能質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（6）接入220/380V配電網(wǎng)的分布式光伏電站并網(wǎng)驗收時，應(yīng)測量其并網(wǎng)點諧波。

（7）分布式光伏電站接入10～35kV配電網(wǎng)，并網(wǎng)點開斷設(shè)備應(yīng)采用易操作、可閉鎖、具有明顯開斷點、帶接地功能、可開斷故障電流的斷路器；分布式光伏電站接入380V配電網(wǎng),并網(wǎng)點開斷設(shè)備應(yīng)采用易操作、具有明顯開斷指示、可開斷故障電流的并網(wǎng)專用開關(guān)。

3 存在的主要問題

3.1 電網(wǎng)和設(shè)備安全方面

（1）孤島危害。孤島現(xiàn)象指電網(wǎng)失電時，分布式光伏電站仍保持對失電電網(wǎng)中的某一部分線路繼續(xù)供電的狀態(tài)。孤島現(xiàn)象發(fā)生時，由于系統(tǒng)供電狀態(tài)未知，將造成以下不利影響：干擾電網(wǎng)的正常合閘；電網(wǎng)不能控制孤島中的電壓和頻率，電壓和頻率異常，從而損壞配電設(shè)備和用戶設(shè)備。

（2）光照資源的隨機(jī)性、間歇性對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。因轄區(qū)內(nèi)負(fù)荷有峰谷，若轄區(qū)光伏電站較多，在陽光充足時，光伏電站發(fā)電功率突增，造成變電站變壓器功率突減,帶來網(wǎng)絡(luò)損耗的增加。

（3）對電壓造成影響。配電網(wǎng)一般呈輻射狀，電壓沿饋線潮流方向逐漸降低。接入光伏電站后，由于饋線上的傳輸功率減少，使沿饋線各負(fù)荷節(jié)點處的電壓被抬高，可能導(dǎo)致一些負(fù)荷節(jié)點的電壓偏移超標(biāo)。

（4）并網(wǎng)驗收不規(guī)范帶來運(yùn)行安全隱患。首次試送電時逆變器的防孤島性能未測試；在并網(wǎng)驗收時廠方人員參與度不高，對產(chǎn)權(quán)所有人或光伏電站運(yùn)管人員交底不到位；380V及以下的光伏電站基本沒有嚴(yán)格測試逆變器，并網(wǎng)未能嚴(yán)格驗收。

3.2 人身安全方面

（1）電網(wǎng)運(yùn)維人員對新能源認(rèn)識不夠。普遍沒有意識到光伏電站是一個新的電源點，認(rèn)為電網(wǎng)側(cè)停電后，光伏電站不存在反送電情況，對人身安全、電網(wǎng)安全不構(gòu)成風(fēng)險。

（2）如發(fā)生孤島現(xiàn)象，可能危及電網(wǎng)線路維護(hù)人員和用戶的生命安全。

（3）380V及以下的光伏電站盡管在并網(wǎng)點前（一般為逆變器）設(shè)置了切換開關(guān)，但沒有明顯的斷開點，安全措施不可靠。

（4）基層供電所及運(yùn)行單位基礎(chǔ)臺帳不完善。普遍沒有光伏電站在電網(wǎng)上的具體接入情況，存在安全防范措施不到位的風(fēng)險。

（5）新能源運(yùn)營方運(yùn)管不力。小型光伏電站無運(yùn)管人員，如有檢修施工需求，一般自行處理，未與電網(wǎng)運(yùn)維人員形成有效溝通。

4 對新能源安全管理工作的建議

4.1 保障電網(wǎng)安全和設(shè)備安全方面

（1）加強(qiáng)新能源接入規(guī)劃。根據(jù)變電站負(fù)荷情況，按照就近消納、盡可能減少向高電壓等級倒送的原則，確定轄區(qū)新能源發(fā)展規(guī)劃，可劃分為建議不發(fā)展、中度發(fā)展、高度發(fā)展等級別，從源頭上引導(dǎo)新能源有序接入。

（2）加強(qiáng)新能源接入方案審批。重點把好并網(wǎng)點開斷設(shè)備、無功配置、二次方案、通信方案審批關(guān)口，對裝機(jī)容量較大的引導(dǎo)用戶采用專線接入方式。

（3）加強(qiáng)10～35kV接入的新能源繼電保護(hù)管理。新能源涉網(wǎng)繼電保護(hù)定值嚴(yán)格按照國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分布式電源涉網(wǎng)保護(hù)技術(shù)規(guī)范（Q/GDW11198—2014）執(zhí)行。分布式電源所有者根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程、電網(wǎng)運(yùn)行情況及設(shè)備技術(shù)條件、調(diào)度部門的要求，做好對所轄設(shè)備的整定值校核工作。涉網(wǎng)保護(hù)定值在調(diào)度部門備案，備案包括如下內(nèi)容：并網(wǎng)點開斷設(shè)備技術(shù)參數(shù)；保護(hù)功能配置；故障解列定值；逆變器防孤島保護(hù)定值；階段式過電流保護(hù)定值；重合閘相關(guān)定值。

當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)和短路電流水平發(fā)生變化時，及時校核相關(guān)涉網(wǎng)保護(hù)的配置和整定，避免發(fā)生保護(hù)不正確動作。

（4）加強(qiáng)新能源并網(wǎng)驗收、調(diào)試。10～35kV接入的新能源并網(wǎng)驗收、調(diào)試由調(diào)度部門組織，380V及以下的由營銷部門組織，安質(zhì)部、運(yùn)檢部、調(diào)度部門參與。驗收前，需取得以下合格資料：并網(wǎng)驗收、調(diào)試申請資料；涉網(wǎng)繼電保護(hù)定值（10～35kV）；主要電氣設(shè)備清單；主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)和型式認(rèn)證報告、電池陣列的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和逆變器的檢測認(rèn)證報告；新能源發(fā)電系統(tǒng)驗收和調(diào)試報告（10～35kV）；電氣試驗及保護(hù)整定調(diào)試報告（10～35kV）。同時，廠方人員、產(chǎn)權(quán)所有人相關(guān)人員到場，做好技術(shù)交接工作。首次試送電時，逆變器的防孤島性能必須測試。

4.2 確保人身安全方面

（1）加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)維人員新能源安全意識教育。提高電網(wǎng)運(yùn)維人員對新能源的認(rèn)識，停電作業(yè)前要采取安全技術(shù)措施。

（2）加強(qiáng)協(xié)議簽訂。10～35kV接入的新能源必須簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議，協(xié)議中明確產(chǎn)權(quán)分界點、調(diào)度范圍相關(guān)事項。新能源運(yùn)營方報送具備相應(yīng)技術(shù)能力的運(yùn)行人員。380V及以下的由屬地供電單位簽訂安全協(xié)議，協(xié)議中明確產(chǎn)權(quán)分界點及安全管理事項。

（3）加強(qiáng)380V及以下的光伏電站涉網(wǎng)安全管理。增設(shè)相應(yīng)容量的刀閘，做好防人員誤動的措施。同時，刀閘安裝位置既應(yīng)不受新能源運(yùn)營方約束（如圍柵內(nèi)），又不能影響電網(wǎng)側(cè)檢修（如配電臺區(qū)）。對于采用專變升壓的方式，可不增設(shè)刀閘，但臺區(qū)高壓熔斷器操作應(yīng)不受新能源運(yùn)營方約束。刀閘和高壓熔斷器有明確的設(shè)備編號，歸屬地電網(wǎng)運(yùn)維人員操作，電網(wǎng)側(cè)有檢修時，為防止反送電，驗電后高壓熔斷器應(yīng)帶走。新能源運(yùn)營方如需檢修停電，應(yīng)向?qū)俚毓╇妴挝簧暾垼╇娖髽I(yè)配合停電，履行許可。

（4）加強(qiáng)基礎(chǔ)資料管理。由屬地供電單位建立清晰的新能源臺帳和配網(wǎng)新能源接入點圖紙，在本單位存檔并實時更新，作為作業(yè)前填寫兩票的依據(jù)，同時報送調(diào)度部門。

（5）加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)檢測。建立光伏電站巡檢抽檢機(jī)制，明確新能源入網(wǎng)核心設(shè)備的測試項目，配備相關(guān)檢測設(shè)備，開展技術(shù)培訓(xùn)。