客戶自備電源接入方式分析

顧定軍

（舟山電力局，浙江 舟山 316000）

國家電網公司 《業擴供電方案編制導則》規定，對于具有一、二級用電負荷的重要客戶，供電企業應敦促其配備自備電源。對于主動要求配置自備電源的一般客戶，在辦理了必要的申請手續，自備電源接入方式經供電企業審核后，供電企業都會同意其配置。在客戶大量配備自備電源的背景下，接入方式是否合理，將關系到客戶自備電源是否會產生倒送電的問題。本文就客戶自備電源不同接入方式的影響進行分析，以期使供用雙方對自備電源的使用有更清晰的認識。

1 不并網自備電源的接入方式討論

1.1 不并網自備電源接入方式

客戶自備電源按運行方式分為與電力系統并網運行和不并網運行兩種。并網運行的自備電源運行方式靈活，但對電力系統的電壓調節、繼電保護及自動裝置的配置和整定有負面影響，一般要予以限制，因此大多數客戶自備電源為不并網方式。不并網的接入方式既要滿足電網的安全需要，又應考慮客戶使用方便，運行靈活，最大限度滿足客戶生產需要。作為轄區供電企業確定客戶自備電源接入方式依據的 《浙江省電力工業局用戶不并網自備電源管理辦法》規定：“自備電源與市電切換點必須裝設在低壓配電室的總柜處，不得裝設在各用電設備端”，“具有2臺以上自備電源組時，也必須‘實行多并車，一點切換’的方式”，“未經供電企業許可，自備電源客戶不得部分負荷用自備電源，部分負荷用網電”。以上條款實際應用中不盡合理，影響了客戶自備電源的使用效果，在一級負荷供電環境下該條款甚至是不允許的，與消防規程等國家標準沖突，需做相應修改。

1.2 “配電總柜一點切換”要求不合理

飛機場跑道的燈光在夜間不允許熄滅，是典型的一級負荷，某機場自備電源接入示意圖見圖1。市電一、市電二及1、2號主變分列運行，低壓母分熱備用，低壓母分自動電源轉換裝置（ATS）投入運行，燈光負荷的供電電源由市電和自備電源在設備端采用ATS自動切換。自備發電機不僅在兩路市電都失電情況下能自動啟動向重要負荷供電，而且當內部配電設備故障導致某重要負荷失電時，發電機也能啟動向該重要負荷供電。對于一級負荷，自備電源的接入不僅要考慮市電全失的情況，還要考慮客戶內部配電設備故障情況下能保證正常供電。如果在配電總柜切換，則在向重要負荷供電的任一設備（如開關1）故障的情況下，自備電源將無法向重要負荷用電設備供電，造成嚴重后果。因此要求客戶采用總柜切換是存在風險的。

圖1 某機場跑道燈光變電所自備電源投入簡圖

某大型船舶修造企業電磁吊的供電方式見圖2。電磁吊失電數分鐘后將失磁，處理不當可能導致重物高空下墜。合理的自備電源接入方式是在電磁吊配電柜內裝設ATS，實現市電與自備電源的自動切換。當失去市電或廠內向電磁吊供電的配電設備故障致使A點失電時，自備電源快速啟動，通過ATS自動切換向電磁吊供電。如要求客戶自備電源在總柜切換，則需采用出口電壓為10.5 kV的發電機或將低壓發電機升壓后與主變10 kV開關連鎖切換。當向電磁吊供電的配電設備故障致使A點失電時，仍會出現自備電源無法向電磁吊供電的情況，致使客戶自備電源失去作用。因此，為了保證重要負荷的連續可靠供電，只要切換裝置滿足要求，應該允許自備電源 “多點切換”。

1.3 “部分負荷用自備電源，部分負荷用網電”的合理性

客戶自備電源容量往往不能滿足其所有的用電負荷需求。當電力局要求客戶限制用電負荷時，在市電及自備電源只能選擇其一的規定要求下，客戶的正常生產將受到影響。裝設多臺自備電源，在各配電臺區分別切換，有序用電時，客戶以“部分負荷用自備電，部分負荷用網電”的模式用電，將不會影響生產，客戶執行有序用電指令將更積極（見圖3）。

圖2 某大型船舶修造企業電磁吊負荷供電簡圖

圖3 用戶分臺區裝設自備電源接入簡圖

為防止客戶在未裝自備電源臺區與裝自備電源臺區間亂拉線而可能導致的自備電源向電網倒送電問題，可以在客戶進線開關處裝設失壓保護，當市電失去時，失壓保護動作跳開進線開關，杜絕自備電源倒送電。當市電正常供電時，如自備電源與市電發生非同期并列，保護裝置也會動作跳開相關配電線路開關，而不會一直并列運行直至市電停電向電網倒送電。

當然，組織措施很重要，必須要求客戶配電臺區相對獨立，禁止臺區間亂拉線路，并規定操作程序。

1.4 對切換裝置的要求

為了保證系統安全，供電企業往往要求市電與自備電源的切換開關裝設電氣、機械雙重閉鎖。重要負荷的供電電源應能夠自動切換，如果機械閉鎖限制了自動切換，應以實現自動切換為主，在實現電氣閉鎖的前提下，放棄機械閉鎖。國家電網公司《業擴供電方案編制導則》只要求客戶自備電源與市電間裝設機械或電氣閉鎖裝置，未規定切換點。

2 自備電源與電網并網運行分析

2.1 自備電源并網運行的優點

配置自備電源的客戶都希望自備電源能與電力系統并網運行，并網運行對于客戶有下列優點：

（1）電網計劃檢修時，能實現市電與自備電源的不停電切換，提高了供電可靠性。如圖4所示，電網計劃停電前，將自備電源并入電網，斷開供電線路開關，實現孤網運行。電網送電后在同期點1將自備電源與市電并列運行，隨后可解列發電機，客戶感覺不到停電過程。

圖4 并網運行的自備電源接入系統簡圖

（2）有序用電期間，可同時使用市電與自備電源，客戶正常生產不受影響，運行方式更靈活，運行更穩定。

供電企業對客戶自備電源并網運行多持反對意見，主要是考慮并網運行的自備電源對電力系統的電壓調節、繼電保護及自動裝置的配置和整定會帶來負面影響。

2.2 自備電源并網運行對電壓質量和系統短路容量的影響

客戶自備電源并入電網運行后，對電網電壓的影響主要體現在改變電網阻抗有功和無功潮流。通常，自備電源運行時，接入點的電壓會升高，升高幅度在自備電源向系統注入功率時更顯著，而當自備電源停運、客戶負荷又較大時，電壓將降低。為保證電壓質量，電網一般通過變壓器有載調壓開關和投切電容器實現調壓。大型發電廠一般都在電網的樞紐變接入系統，電網現有的調壓手段能保證發電機接入對系統電壓的有效控制。如果大功率自備電源在電網末端并入電網，對電網電壓的影響可能超出電網的調壓能力，給電網電壓控制增加難度。

自備電源在系統故障時會向故障點注入短路電流，大型自備電源并網運行將增加電網的短路容量，可能會對電氣設備的動熱穩定產生不利影響，對于短路容量接近額定遮斷容量的斷路器而言，其影響甚至是危險的。

2.3 增加電網繼電保護和自動裝置的配置及整定難度

客戶自備電源并網使該供電區域的電源結構發生變化，系統無法按常規配置繼電保護裝置，短路電流的改變使繼電保護的靈敏性、選擇性降低，給整定計算帶來困難。如果現有的繼電保護和自動裝置的配置及定值整定不能適應這種變化，極有可能使裝置不能正確動作，造成事故擴大及設備損壞。對自備電源并網后系統變電站的中性點接地方式，主變后備保護、備用電源自投、重合閘等裝置都要作相應改造和調整，以保證電網安全穩定運行。

圖5中B變是系統終端變，其兩回110 kV電源進線來自上級A變電所，110 kV線路對側配置距離及零序保護，本側未配保護，110 kV及35 kV母分熱備用，2臺主變分列運行。假設主變T2的35 kV側L線上有容量為2×10000 kW的客戶自備電源與系統并網運行，而B變的保護配置不作調整，在系統故障時將會產生嚴重后果。假定X線發生單相接地故障，接地距離Ⅰ段無時限動作跳開上級A變電所X線開關，因35 kV側有客戶自備電源持續向故障點提供短路電流，使上級A變電所X線開關“檢無壓重合閘”無法及時動作，且延長接地電弧的持續時間。接地電弧持續期間將產生主變110 kV側的零序過電壓，導致主變零序過電壓保護動作 （如果主變中性點接地運行將導致零序過流動作），跳開主變三側開關，如果此時自備電源還未解列，將導致35 kV母分備自投無法及時動作，影響供電可靠性；如果35 kV母分備自投電壓定值整定過高，母分備自投動作后將會發生市電與客戶自備電源的非同期并列，后果更嚴重。

為避免以上情況的出現，必須對B變的保護配置作調整，在自備電源并網線路L線兩側裝設故障解列裝置，動作時間的整定要根據電網和客戶的要求而定。當X線單相接地或主變T2發生故障時，裝置動作快速解列發電機組，以免自備電源對系統故障點繼續提供短路電流，提高對側110 kV線路“檢無壓重合閘”的重合成功率；在110 kV重合不成功或主變故障導致35 kV停電時，保證35 kV備自投裝置的及時動作，為系統恢復正常運行創造條件。為防止解列裝置對110 kV線路故障的靈敏度不夠或裝置拒動，110 kV線路本側也需安裝能快速切除110 kV線路故障的保護。

圖5 某終端變用戶并網運行自備電源接入簡圖

3 自備電源并網運行的應對措施

3.1 技術措施

（1）配置二級故障解列裝置。客戶側裝設第一級故障解列裝置，一般配置低周、低壓及高周、高壓解列保護，低周裝置應具備滑差閉鎖功能，低壓裝置應具備判斷短路功能，裝置動作跳開自備電源并網斷路器。系統側裝設第二級故障解列裝置，配置相間低壓、零序電壓故障解列裝置，裝置動作跳開客戶專線斷路器。為了自備電源解列后客戶能使用網電，客戶側裝置整定時間較短，而系統側較長。

（2）并網系統終端變電站的電源進線配置線路保護。

（3）110 kV自備電源并網線路配置全線速切保護，一般采用光纖電流縱聯差動保護；35 kV并網線路配置距離保護，系統有穩定要求或整定配合困難時，應配置光纖電流縱聯差動保護；10 kV并網線路配置方向過流保護，系統有穩定要求或整定配合困難時，也應配置光纖電流縱聯差動保護。有穩定要求時，相應母線還應配置母差保護。

（4）客戶專線兩側配置線路壓變，以實現重合閘及手動同期。

（5）有并網運行自備電源的客戶必須按電力系統要求配置遠動通信系統，上傳客戶端的遙測、遙信信息。

3.2 自備電源并網前后的管理工作

供電企業一般設置較高的自備電源并網運行申請門檻。為保證電力系統安全，對于允許其自備電源并網運行的客戶，供電企業要做好并網前、后的管理工作，主要包括：

（1）客戶須委托具有資質的設計單位進行接入系統設計，設計范圍應包括電力系統中相應的保護配置、設備改造等配套工程。自備電源電氣部分（包括電氣主接線及廠站用電系統，繼電保護及安全自動裝置的配置選型，電能計量裝置）的設計方案須經供電企業審核同意，并委托有資質單位進行施工。新裝電氣設備的交接試驗項目應完整、合格，自備電源保護裝置及故障解列裝置的整定值應經供電企業審核，并網運行前由供電企業組織竣工驗收，簽訂《并網調度協議》和包含上網電量結算內容的《供用電合同》。

（2）并網自備電源的所有電氣設備必須按規程要求進行預防性試驗，并納入供電企業用電檢查范圍，由供電企業對設備安全進行監督指導，防止自備電源設備故障影響電力系統安全運行。

（3）有權接受調度命令的值班人員，應全部經過調度規程培訓，并經考核合格，自備電源應有完整的運行、檢修規程和管理制度。

4 結語

隨著電網供電可靠率的不斷提升，不并網自備電源會日益減少，而重要客戶配備自備電源可以減輕供電企業的安全供電責任風險。作為保安電源使用的自備電源，必須采用不并網運行方式，且不得向非重要負荷供電。隨著分布式發電技術的蓬勃發展，供電企業對客戶自備電源并網運行的限制將會受到挑戰，因此必須采取有針對性的技術管理措施，最大限度地消除其對系統安全的負面影響，確保電網的安全運行。