分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析

齊炳旭,孫云超,王禮寧,劉 濤

（萊陽光大環(huán)保能源有限公司,山東 煙臺 265200）

分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析

齊炳旭,孫云超,王禮寧,劉 濤

（萊陽光大環(huán)保能源有限公司,山東 煙臺 265200）

當前，電力電網(wǎng)為社會經(jīng)濟發(fā)展提供重要支持，其中配電網(wǎng)繼電保護在整個供電系統(tǒng)中占有重要地位。分布式發(fā)電技術(shù)的使用是整個行業(yè)內(nèi)的重大進步，其表現(xiàn)出來的重大優(yōu)勢也是傳統(tǒng)供電方式無法實現(xiàn)的?；诖?，本文通過介紹分布式發(fā)電，重點分析分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護的影響。

配電網(wǎng)；繼電保護；分布式發(fā)電；電力系統(tǒng)；配電模式

1 分布式發(fā)電概述

1.1 分布式發(fā)電方式

在電力工程上，為方便起見，通常簡稱分布式發(fā)電為DG，具體的含義是指，在相關(guān)用戶的周圍，通過將上千瓦或者數(shù)百兆瓦的功率優(yōu)化成小型的模塊，形成可控性較好的高效可靠的發(fā)電單元。微型的燃氣輪機、風(fēng)力發(fā)電以及生物質(zhì)能的發(fā)電等是分布式發(fā)電的主要方式。分布式電源是分布式發(fā)電系統(tǒng)中的重要結(jié)構(gòu)，其作用在于提高能源的利用率，降低能源的損耗情況，從而實現(xiàn)環(huán)保的目的。因此在實際應(yīng)用中使用的分布式電源對配電工作具有直接影響。通常情況下按照材料和用途，可以將分布式電源分成以下幾類：復(fù)式的發(fā)動機和燃料電池通常以化石材料為能源，風(fēng)力發(fā)電機、水利發(fā)電機以及太陽能光伏發(fā)電機等方式則利用可再生資源。

1.2 分布式發(fā)電的優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)的供電方式，分布式發(fā)電在整個配電系統(tǒng)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，使用分布式發(fā)電，電力更加穩(wěn)定；分布式發(fā)電實現(xiàn)冷熱聯(lián)產(chǎn)的效果較好；分布式發(fā)電技術(shù)可以很好地保護環(huán)境，提高能源的利用率；第二，分布式發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟性較好，通過避免架設(shè)相應(yīng)的配電站和輸電線路，節(jié)約資源；第三，分布式發(fā)電在電路運行的穩(wěn)定性更好，配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍然能夠正常運行，降低電路問題對整個電路系統(tǒng)的影響。除此之外，分布式發(fā)電技術(shù)還具有調(diào)峰作用，可以有效減少整個配電系統(tǒng)的壓力和困境，緩解電力系統(tǒng)巨大的電荷功率。分布式電流技術(shù)的引入會在一定程度上影響配電系統(tǒng)的電流大小和分布，對整個配電系統(tǒng)電流的穩(wěn)定性也有一定影響，因此需要對其進一步研究，保證電力供應(yīng)。

2 分布式發(fā)電對自動重合閘的影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為單側(cè)放射性結(jié)構(gòu)，線路發(fā)生故障時，自動合閘時能夠快速對故障電路進行供電，不影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運行。而將DG接入到配電網(wǎng)中，在線路發(fā)生故障時，故障部分的電流由分布式發(fā)電DG提供，從而形成了脫離電網(wǎng)系統(tǒng)供應(yīng)的獨立部分。這種情況會造成一定的影響，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 非同期合閘的影響

電網(wǎng)中的線路出現(xiàn)故障以后，如果此時已經(jīng)接入了分布式發(fā)電，在系統(tǒng)的電源停止供電以后，分布式發(fā)電的工作狀態(tài)不能及時穩(wěn)定下來，表現(xiàn)為加速運轉(zhuǎn)或者減速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。從而在一定的電路結(jié)構(gòu)內(nèi)形成可控性較差的電力孤島。電力孤島的存在會導(dǎo)致故障狀態(tài)的不同步，相角差明顯，進而對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成影響。當相角差較大時，非同期合閘會表現(xiàn)為較大的沖擊電壓和沖擊電流。沖擊電流的作用會影響?zhàn)伨€保護的正常功能，從而降低重合閘故障的恢復(fù)能力，延長重合閘故障的恢復(fù)時間。

2.2 故障點的電弧重燃

電力孤島不僅會影響故障的恢復(fù)情況，而且由于電路結(jié)構(gòu)中存在一定的供電電流，故障點很容易呈現(xiàn)出電弧未熄滅的狀態(tài)。在二次供電發(fā)生時，電流加大，產(chǎn)生的熱量升高，故障點有可能出現(xiàn)電弧重燃的現(xiàn)象。若電流值較大，甚至?xí)斐山^緣擊穿，將重合閘故障升級為永久故障。在實際工程中，為有效避免二次供電造成的影響，會在DG一側(cè)安裝低壓解列裝置，通過對非重合期的沖擊電流進行緩解，降低電流對故障點的影響。

3 分布式發(fā)電對分支線路保護的影響

分布式發(fā)電在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，不僅會影響自動重合閘，還會對分支線路保護產(chǎn)生一定的影響。隨著供電需求的不斷上升，在整個配電網(wǎng)系統(tǒng)中存在較多的分支線路，分支線路在不同的單元結(jié)構(gòu)中發(fā)揮不同的作用，對維護電網(wǎng)的穩(wěn)定性工作具有重要意義。為提高對分支電路的保護，通常安裝一定數(shù)量的熔斷器，但分布式發(fā)電接入配電系統(tǒng)中后，會對熔斷器造成一定的影響。

3.1 熔斷器保護的原理

在研究DG對熔斷器的影響之前，先對熔斷器保護的原理進行簡單的介紹。在分支電路上，通過較大的不允許電流時，在熔斷器位置會出現(xiàn)較多的熱量。這些熱量會跟電流的大小以及持續(xù)的時間成正比，當熱量到達一定程度時，熔體或者熔絲由于熱量的影響會發(fā)生熔斷，從而切除故障線。當出現(xiàn)單側(cè)電源故障時，熔斷器能夠及時對電源進行切斷，通過實驗表明，這主要是由于熔斷器距離故障點較近導(dǎo)致，而距離較遠的熔斷器不會發(fā)生熔斷。可見熔斷器默認使用就近原則對分支線路進行保護，所以保護線路的反應(yīng)時間也比較短。

3.2 分布式發(fā)電對熔斷器保護的影響

分布式發(fā)電接入對熔斷器的影響可以在下面的實例中得到體現(xiàn)。設(shè)定配電網(wǎng)中存在著兩個分支線路，分別為1和2。并且兩個分支線路分別存在的故障點為K1和K2。故障點K1連接較近的熔斷器F1，與F1具有合作關(guān)系的熔斷器為F2。此時在分支線路2上接入DG，如果K1發(fā)生故障時，分支線路2中的DG與系統(tǒng)側(cè)電源同時向K1點進行故障電流供應(yīng)，進而對故障進行消除。只是故障消除的同時也破壞了熔斷器F1與熔斷器F2之間的合作關(guān)系，就近性原則得不到實現(xiàn)。由于熔斷器對反向故障電流不能及時識別，當電流過大且持續(xù)時間較長時，會導(dǎo)致熔斷器的損壞。

4 結(jié)語

綜上所述，分布式發(fā)電是對傳統(tǒng)供電方式的革新，在分布式發(fā)電中使用分布式電源會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。分布式發(fā)電的特點主要體現(xiàn)在分散性和隨機性上。但大量的分布式電源在配電網(wǎng)中進行接入時會對安全及穩(wěn)定帶來較大的影響。分布式發(fā)電本身具有較好的發(fā)展前景，但其對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響仍然不可忽視，通過對影響的分析，對于加快電力事業(yè)發(fā)展具有積極作用。

[1]張浙波,彭昕.微電網(wǎng)技術(shù)在大型火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].電力與能源,2016(05):78.

[2]靳勇.分布式電源接入對配電網(wǎng)繼電保護的影響[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(12):23.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.146

齊炳旭（1982-）,男,山東濰坊人,本科,助理工程師,研究方向：電氣自動化。