分布式電源并網后的繼電保護開關配置原則

秦銀平 謝宜宏

【摘 ?要】闡述接入分布式電源后電網繼電保護變化特征，提出含分布式電源電力系統繼電保護開關配置原則，結合實例論述配置方案與實際效果。

【關鍵詞】分布式電源;繼電保護;開關配置

1問題的提出

隨著分布式電源的引入，電網從傳統的單電源放射狀鏈式結構逐漸變為含小型分布式電源的有源網絡，電網繼電保護定值和機理也隨之發生變化。分布式電源并網對電網繼電保護的影響主要有三方面。第一，影響電流保護;分布式電源既助長故障電流，又能使其分流，這將改變流經繼電保護裝置的故障電流大小，從而影響繼電保護裝置的保護范圍、靈敏程度及配合度。第二，影響自動重合閘;若分布式電源未解列，繼電保護出現故障導致跳閘就會形成電力孤島，雖然電力孤島能夠使功率和電壓在額定值內運行，但仍然會影響自動重合閘。第三，影響變電站備自投裝置的響應;一般雙電源供電系統中，若主供線路跳閘，母線因孤島效應依然帶有電壓，備自投裝置無法達到檢驗母線無壓的條件，因此備用線路不會被投入運行，這會使地區負荷在較長一段時間內失電，并對非同期合閘造成影響。

2分布式電源并網后的繼電保護開關配置原則

2.1線路保護原則

當以380/220V電壓等級將分布式電源接入公共電網時，位于公共連接點和并網點間的斷路器能夠做到短路速斷、失壓跳閘，低壓閉鎖和延時保護。若接入的系統保護是35/1OkV的電壓等級，那么應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。

2.2母線保護原則

將母線系統接入分布式電源時，可根據分布式電源本身是否自帶母線決定有無必要設專用的母線保護及相應開關。校驗系統側變電站和開關站側的母線保護之后，如果二者不符合要求，那么應配置保護裝置，確保能夠迅速切除母線故障。

2.3防孤島保護原則

為了避免非同期合閘，應該在接入35/1OkV系統分布式電源上增加防孤島保護裝備，使切除分布式電源的時間與線路保護、備自投等動作做到相互配合。

2.4同期裝置保護原則

對分布式電源接入進行設計時，同期裝置的配置應滿足分布式電源的各項要求。明確是否需要配備同期裝置：若分布式電源經同步電機直接接入配電網時，應在恰當位置設置同期裝置;若接入配電網的分布式電源屬于變流器類型，則不用設置同期裝置。

2.5安全自動裝置保護原則

在35/1OkV電壓等級系統上接入分布式電源時，被接至配電網的分布式電源，其安全自動裝置要在頻率電壓出現異常時實現緊急控制，并跳開并網點的斷路器。若在380/220V電壓等級下分布式電源，則不需要配置獨立的安全自動裝置。

3分布式電源的繼電保護開關配置實例分析

3.1配置方案

對已投運的繼電保護裝置進行改造，需主變壓器、母線等一次設備停電配合完成。為解決分布式并網運行帶來的影響，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、過頻解列、零序過電壓解列和TV斷線閉鎖等基本功能。在現有的工程實踐中，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，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。分布式雙線相關回路分別接入35kV母線及自切保護，同時分別為該站35kV二母及35kV五母各配置了一套故障解列裝置，并網分布式系統接線方式如圖1所示。

當XX8165作為終端電源線送C站的負荷時，故障解列裝置停用，母線發生故障時跳主變壓器35kV側開關及電源聯絡線，母線電壓低于定值時自切動作跳主變壓器35kV側開關并閉合分段開關。

當XX8165作為分布式線由C站倒送至某變電站35kV二段母線時，投入故障解列裝置。現以投入低壓解列功能來說明系統發生故障時故障解列裝置對系統的保護作用。

3.2應用效果

（1）保障系統重合閘的可靠性

XX4254作為送該站的終端線路，僅在新通站配置線路保護，且XX4254開關裝有重合閘。當XX4254線路發生單相瞬時性接地故障時，線路保護動作跳XX4254電源側開關。由于35kV側分布式的存在，使該站不接地系統中性點發生偏移，非故障相電壓為相電壓的數倍，中性點電壓為相電壓，若此電壓高于電源側XX4254開關重合閘檢無壓的定值，將導致重合閘失敗，影響系統穩定。此外，由于XX4254線路跳開后該站35kV二母負荷均由分布式供給，一旦容量不足，將影響對負荷的供電質量。此時若通過故障解列裝置低壓解列跳XX8165開關切除分布式，可在線路瞬時故障下使電源側XX4254開關跳開后通過判斷無壓順利重合，即使線路重合不成功，35kV母線也可以通過自切動作來保證35kV系統負荷的供電正常。

（2）保證運行變壓器的絕緣水平

對于該站不接地運行系統，當終端線路XX4254線發生單相接地故障時，電源側線路保護動作跳XX4254開關。由于分布式并未與系統解列，此時非故障相電壓升高至數倍，中性點電壓升高為相電壓，若長期運行將會影響變壓器中性點的絕緣水平和壽命。加裝故障解列裝置后，將會自動切除并網分布式，保證變壓器中性點不受高電壓沖擊而損壞。

（3）對重要用戶可靠供電

當XX4254線發生故障使該站1#主變壓器與大電網隔離后，35kV二段母線的負荷全部由并網分布式提供，一旦容量有限的分布式無法滿足所供系統內全部負荷的需求，將影響負荷設備的正常運行。而故障解列裝置在故障后切除并網分布式，使該站35kV二母通過自切動作獲得電源，同時也使由分布式系統組成的孤島系統負荷得到保證。

結語

綜上所述，分布式電源作為當今國際上電力系統的前沿研究領域，研究適應分布式電源接入后電網的繼電保護系統，分析保護開關配置原則與相應方案，不僅保證并網系統的安全穩定運行，而且對發揮可持續發展電力能源分布式發電的聯網效益都有著深遠意義。

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（作者單位：國網江蘇省電力有限公司連云港供電分公司）