分布式電源并網(wǎng)后的繼電保護(hù)開(kāi)關(guān)配置原則

秦銀平 謝宜宏

【摘 ?要】闡述接入分布式電源后電網(wǎng)繼電保護(hù)變化特征，提出含分布式電源電力系統(tǒng)繼電保護(hù)開(kāi)關(guān)配置原則，結(jié)合實(shí)例論述配置方案與實(shí)際效果。

【關(guān)鍵詞】分布式電源;繼電保護(hù);開(kāi)關(guān)配置

1問(wèn)題的提出

隨著分布式電源的引入，電網(wǎng)從傳統(tǒng)的單電源放射狀鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)逐漸變?yōu)楹⌒头植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò)，電網(wǎng)繼電保護(hù)定值和機(jī)理也隨之發(fā)生變化。分布式電源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響主要有三方面。第一，影響電流保護(hù);分布式電源既助長(zhǎng)故障電流，又能使其分流，這將改變流經(jīng)繼電保護(hù)裝置的故障電流大小，從而影響繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍、靈敏程度及配合度。第二，影響自動(dòng)重合閘;若分布式電源未解列，繼電保護(hù)出現(xiàn)故障導(dǎo)致跳閘就會(huì)形成電力孤島，雖然電力孤島能夠使功率和電壓在額定值內(nèi)運(yùn)行，但仍然會(huì)影響自動(dòng)重合閘。第三，影響變電站備自投裝置的響應(yīng);一般雙電源供電系統(tǒng)中，若主供線路跳閘，母線因孤島效應(yīng)依然帶有電壓，備自投裝置無(wú)法達(dá)到檢驗(yàn)?zāi)妇€無(wú)壓的條件，因此備用線路不會(huì)被投入運(yùn)行，這會(huì)使地區(qū)負(fù)荷在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)失電，并對(duì)非同期合閘造成影響。

2分布式電源并網(wǎng)后的繼電保護(hù)開(kāi)關(guān)配置原則

2.1線路保護(hù)原則

當(dāng)以380/220V電壓等級(jí)將分布式電源接入公共電網(wǎng)時(shí)，位于公共連接點(diǎn)和并網(wǎng)點(diǎn)間的斷路器能夠做到短路速斷、失壓跳閘，低壓閉鎖和延時(shí)保護(hù)。若接入的系統(tǒng)保護(hù)是35/1OkV的電壓等級(jí)，那么應(yīng)該使用專線將分布式電源接入用戶變電站，使用“T”接方式接入用戶配電網(wǎng)。

2.2母線保護(hù)原則

將母線系統(tǒng)接入分布式電源時(shí)，可根據(jù)分布式電源本身是否自帶母線決定有無(wú)必要設(shè)專用的母線保護(hù)及相應(yīng)開(kāi)關(guān)。校驗(yàn)系統(tǒng)側(cè)變電站和開(kāi)關(guān)站側(cè)的母線保護(hù)之后，如果二者不符合要求，那么應(yīng)配置保護(hù)裝置，確保能夠迅速切除母線故障。

2.3防孤島保護(hù)原則

為了避免非同期合閘，應(yīng)該在接入35/1OkV系統(tǒng)分布式電源上增加防孤島保護(hù)裝備，使切除分布式電源的時(shí)間與線路保護(hù)、備自投等動(dòng)作做到相互配合。

2.4同期裝置保護(hù)原則

對(duì)分布式電源接入進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，同期裝置的配置應(yīng)滿足分布式電源的各項(xiàng)要求。明確是否需要配備同期裝置：若分布式電源經(jīng)同步電機(jī)直接接入配電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)在恰當(dāng)位置設(shè)置同期裝置;若接入配電網(wǎng)的分布式電源屬于變流器類型，則不用設(shè)置同期裝置。

2.5安全自動(dòng)裝置保護(hù)原則

在35/1OkV電壓等級(jí)系統(tǒng)上接入分布式電源時(shí)，被接至配電網(wǎng)的分布式電源，其安全自動(dòng)裝置要在頻率電壓出現(xiàn)異常時(shí)實(shí)現(xiàn)緊急控制，并跳開(kāi)并網(wǎng)點(diǎn)的斷路器。若在380/220V電壓等級(jí)下分布式電源，則不需要配置獨(dú)立的安全自動(dòng)裝置。

3分布式電源的繼電保護(hù)開(kāi)關(guān)配置實(shí)例分析

3.1配置方案

對(duì)已投運(yùn)的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行改造，需主變壓器、母線等一次設(shè)備停電配合完成。為解決分布式并網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的影響，采用安裝故障解列裝置的方法。故障解列裝置一般具備低壓解列、低頻解列、過(guò)頻解列、零序過(guò)電壓解列和TV斷線閉鎖等基本功能。在現(xiàn)有的工程實(shí)踐中，分布式故障解列裝置提供了較為成熟的解決方案。

為配合某分布式能源站建設(shè)，某220kV變電站35kV二段母線、35kV五段母線分別接入一回分布式線路。分布式雙線相關(guān)回路分別接入35kV母線及自切保護(hù)，同時(shí)分別為該站35kV二母及35kV五母各配置了一套故障解列裝置，并網(wǎng)分布式系統(tǒng)接線方式如圖1所示。

當(dāng)XX8165作為終端電源線送C站的負(fù)荷時(shí)，故障解列裝置停用，母線發(fā)生故障時(shí)跳主變壓器35kV側(cè)開(kāi)關(guān)及電源聯(lián)絡(luò)線，母線電壓低于定值時(shí)自切動(dòng)作跳主變壓器35kV側(cè)開(kāi)關(guān)并閉合分段開(kāi)關(guān)。

當(dāng)XX8165作為分布式線由C站倒送至某變電站35kV二段母線時(shí)，投入故障解列裝置。現(xiàn)以投入低壓解列功能來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)故障解列裝置對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)作用。

3.2應(yīng)用效果

（1）保障系統(tǒng)重合閘的可靠性

XX4254作為送該站的終端線路，僅在新通站配置線路保護(hù)，且XX4254開(kāi)關(guān)裝有重合閘。當(dāng)XX4254線路發(fā)生單相瞬時(shí)性接地故障時(shí)，線路保護(hù)動(dòng)作跳XX4254電源側(cè)開(kāi)關(guān)。由于35kV側(cè)分布式的存在，使該站不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)發(fā)生偏移，非故障相電壓為相電壓的數(shù)倍，中性點(diǎn)電壓為相電壓，若此電壓高于電源側(cè)XX4254開(kāi)關(guān)重合閘檢無(wú)壓的定值，將導(dǎo)致重合閘失敗，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。此外，由于XX4254線路跳開(kāi)后該站35kV二母負(fù)荷均由分布式供給，一旦容量不足，將影響對(duì)負(fù)荷的供電質(zhì)量。此時(shí)若通過(guò)故障解列裝置低壓解列跳XX8165開(kāi)關(guān)切除分布式，可在線路瞬時(shí)故障下使電源側(cè)XX4254開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后通過(guò)判斷無(wú)壓順利重合，即使線路重合不成功，35kV母線也可以通過(guò)自切動(dòng)作來(lái)保證35kV系統(tǒng)負(fù)荷的供電正常。

（2）保證運(yùn)行變壓器的絕緣水平

對(duì)于該站不接地運(yùn)行系統(tǒng)，當(dāng)終端線路XX4254線發(fā)生單相接地故障時(shí)，電源側(cè)線路保護(hù)動(dòng)作跳XX4254開(kāi)關(guān)。由于分布式并未與系統(tǒng)解列，此時(shí)非故障相電壓升高至數(shù)倍，中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，若長(zhǎng)期運(yùn)行將會(huì)影響變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平和壽命。加裝故障解列裝置后，將會(huì)自動(dòng)切除并網(wǎng)分布式，保證變壓器中性點(diǎn)不受高電壓沖擊而損壞。

（3）對(duì)重要用戶可靠供電

當(dāng)XX4254線發(fā)生故障使該站1#主變壓器與大電網(wǎng)隔離后，35kV二段母線的負(fù)荷全部由并網(wǎng)分布式提供，一旦容量有限的分布式無(wú)法滿足所供系統(tǒng)內(nèi)全部負(fù)荷的需求，將影響負(fù)荷設(shè)備的正常運(yùn)行。而故障解列裝置在故障后切除并網(wǎng)分布式，使該站35kV二母通過(guò)自切動(dòng)作獲得電源，同時(shí)也使由分布式系統(tǒng)組成的孤島系統(tǒng)負(fù)荷得到保證。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，分布式電源作為當(dāng)今國(guó)際上電力系統(tǒng)的前沿研究領(lǐng)域，研究適應(yīng)分布式電源接入后電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)，分析保護(hù)開(kāi)關(guān)配置原則與相應(yīng)方案，不僅保證并網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且對(duì)發(fā)揮可持續(xù)發(fā)展電力能源分布式發(fā)電的聯(lián)網(wǎng)效益都有著深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳爭(zhēng)光，詹榮榮，李巖軍，董明會(huì)，王曉陽(yáng)，詹智華，琚子超.分布式電源系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置檢測(cè)技術(shù)的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（04）：1115-1120.

[2]鄭文杰，王錚一.分布式電源接入對(duì)繼電保護(hù)的影響及改進(jìn)措施探討[J].陜西電力，2012，40（03）：27-30.

[3]張勇.分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2010，22（02）：145-151.

[4]胡成志，盧繼平，胡利華，冉力.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（08）：36-39.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司）