客户自备电源接入方式分析

顾定军

（舟山电力局，浙江 舟山 316000）

国家电网公司 《业扩供电方案编制导则》规定，对于具有一、二级用电负荷的重要客户，供电企业应敦促其配备自备电源。对于主动要求配置自备电源的一般客户，在办理了必要的申请手续，自备电源接入方式经供电企业审核后，供电企业都会同意其配置。在客户大量配备自备电源的背景下，接入方式是否合理，将关系到客户自备电源是否会产生倒送电的问题。本文就客户自备电源不同接入方式的影响进行分析，以期使供用双方对自备电源的使用有更清晰的认识。

1 不并网自备电源的接入方式讨论

1.1 不并网自备电源接入方式

客户自备电源按运行方式分为与电力系统并网运行和不并网运行两种。并网运行的自备电源运行方式灵活，但对电力系统的电压调节、继电保护及自动装置的配置和整定有负面影响，一般要予以限制，因此大多数客户自备电源为不并网方式。不并网的接入方式既要满足电网的安全需要，又应考虑客户使用方便，运行灵活，最大限度满足客户生产需要。作为辖区供电企业确定客户自备电源接入方式依据的 《浙江省电力工业局用户不并网自备电源管理办法》规定：“自备电源与市电切换点必须装设在低压配电室的总柜处，不得装设在各用电设备端”，“具有2台以上自备电源组时，也必须‘实行多并车，一点切换’的方式”，“未经供电企业许可，自备电源客户不得部分负荷用自备电源，部分负荷用网电”。以上条款实际应用中不尽合理，影响了客户自备电源的使用效果，在一级负荷供电环境下该条款甚至是不允许的，与消防规程等国家标准冲突，需做相应修改。

1.2 “配电总柜一点切换”要求不合理

飞机场跑道的灯光在夜间不允许熄灭，是典型的一级负荷，某机场自备电源接入示意图见图1。市电一、市电二及1、2号主变分列运行，低压母分热备用，低压母分自动电源转换装置（ATS）投入运行，灯光负荷的供电电源由市电和自备电源在设备端采用ATS自动切换。自备发电机不仅在两路市电都失电情况下能自动启动向重要负荷供电，而且当内部配电设备故障导致某重要负荷失电时，发电机也能启动向该重要负荷供电。对于一级负荷，自备电源的接入不仅要考虑市电全失的情况，还要考虑客户内部配电设备故障情况下能保证正常供电。如果在配电总柜切换，则在向重要负荷供电的任一设备（如开关1）故障的情况下，自备电源将无法向重要负荷用电设备供电，造成严重后果。因此要求客户采用总柜切换是存在风险的。

图1 某机场跑道灯光变电所自备电源投入简图

某大型船舶修造企业电磁吊的供电方式见图2。电磁吊失电数分钟后将失磁，处理不当可能导致重物高空下坠。合理的自备电源接入方式是在电磁吊配电柜内装设ATS，实现市电与自备电源的自动切换。当失去市电或厂内向电磁吊供电的配电设备故障致使A点失电时，自备电源快速启动，通过ATS自动切换向电磁吊供电。如要求客户自备电源在总柜切换，则需采用出口电压为10.5 kV的发电机或将低压发电机升压后与主变10 kV开关连锁切换。当向电磁吊供电的配电设备故障致使A点失电时，仍会出现自备电源无法向电磁吊供电的情况，致使客户自备电源失去作用。因此，为了保证重要负荷的连续可靠供电，只要切换装置满足要求，应该允许自备电源 “多点切换”。

1.3 “部分负荷用自备电源，部分负荷用网电”的合理性

客户自备电源容量往往不能满足其所有的用电负荷需求。当电力局要求客户限制用电负荷时，在市电及自备电源只能选择其一的规定要求下，客户的正常生产将受到影响。装设多台自备电源，在各配电台区分别切换，有序用电时，客户以“部分负荷用自备电，部分负荷用网电”的模式用电，将不会影响生产，客户执行有序用电指令将更积极（见图3）。

图2 某大型船舶修造企业电磁吊负荷供电简图

图3 用户分台区装设自备电源接入简图

为防止客户在未装自备电源台区与装自备电源台区间乱拉线而可能导致的自备电源向电网倒送电问题，可以在客户进线开关处装设失压保护，当市电失去时，失压保护动作跳开进线开关，杜绝自备电源倒送电。当市电正常供电时，如自备电源与市电发生非同期并列，保护装置也会动作跳开相关配电线路开关，而不会一直并列运行直至市电停电向电网倒送电。

当然，组织措施很重要，必须要求客户配电台区相对独立，禁止台区间乱拉线路，并规定操作程序。

1.4 对切换装置的要求

为了保证系统安全，供电企业往往要求市电与自备电源的切换开关装设电气、机械双重闭锁。重要负荷的供电电源应能够自动切换，如果机械闭锁限制了自动切换，应以实现自动切换为主，在实现电气闭锁的前提下，放弃机械闭锁。国家电网公司《业扩供电方案编制导则》只要求客户自备电源与市电间装设机械或电气闭锁装置，未规定切换点。

2 自备电源与电网并网运行分析

2.1 自备电源并网运行的优点

配置自备电源的客户都希望自备电源能与电力系统并网运行，并网运行对于客户有下列优点：

（1）电网计划检修时，能实现市电与自备电源的不停电切换，提高了供电可靠性。如图4所示，电网计划停电前，将自备电源并入电网，断开供电线路开关，实现孤网运行。电网送电后在同期点1将自备电源与市电并列运行，随后可解列发电机，客户感觉不到停电过程。

图4 并网运行的自备电源接入系统简图

（2）有序用电期间，可同时使用市电与自备电源，客户正常生产不受影响，运行方式更灵活，运行更稳定。

供电企业对客户自备电源并网运行多持反对意见，主要是考虑并网运行的自备电源对电力系统的电压调节、继电保护及自动装置的配置和整定会带来负面影响。

2.2 自备电源并网运行对电压质量和系统短路容量的影响

客户自备电源并入电网运行后，对电网电压的影响主要体现在改变电网阻抗有功和无功潮流。通常，自备电源运行时，接入点的电压会升高，升高幅度在自备电源向系统注入功率时更显著，而当自备电源停运、客户负荷又较大时，电压将降低。为保证电压质量，电网一般通过变压器有载调压开关和投切电容器实现调压。大型发电厂一般都在电网的枢纽变接入系统，电网现有的调压手段能保证发电机接入对系统电压的有效控制。如果大功率自备电源在电网末端并入电网，对电网电压的影响可能超出电网的调压能力，给电网电压控制增加难度。

自备电源在系统故障时会向故障点注入短路电流，大型自备电源并网运行将增加电网的短路容量，可能会对电气设备的动热稳定产生不利影响，对于短路容量接近额定遮断容量的断路器而言，其影响甚至是危险的。

2.3 增加电网继电保护和自动装置的配置及整定难度

客户自备电源并网使该供电区域的电源结构发生变化，系统无法按常规配置继电保护装置，短路电流的改变使继电保护的灵敏性、选择性降低，给整定计算带来困难。如果现有的继电保护和自动装置的配置及定值整定不能适应这种变化，极有可能使装置不能正确动作，造成事故扩大及设备损坏。对自备电源并网后系统变电站的中性点接地方式，主变后备保护、备用电源自投、重合闸等装置都要作相应改造和调整，以保证电网安全稳定运行。

图5中B变是系统终端变，其两回110 kV电源进线来自上级A变电所，110 kV线路对侧配置距离及零序保护，本侧未配保护，110 kV及35 kV母分热备用，2台主变分列运行。假设主变T2的35 kV侧L线上有容量为2×10000 kW的客户自备电源与系统并网运行，而B变的保护配置不作调整，在系统故障时将会产生严重后果。假定X线发生单相接地故障，接地距离Ⅰ段无时限动作跳开上级A变电所X线开关，因35 kV侧有客户自备电源持续向故障点提供短路电流，使上级A变电所X线开关“检无压重合闸”无法及时动作，且延长接地电弧的持续时间。接地电弧持续期间将产生主变110 kV侧的零序过电压，导致主变零序过电压保护动作 （如果主变中性点接地运行将导致零序过流动作），跳开主变三侧开关，如果此时自备电源还未解列，将导致35 kV母分备自投无法及时动作，影响供电可靠性；如果35 kV母分备自投电压定值整定过高，母分备自投动作后将会发生市电与客户自备电源的非同期并列，后果更严重。

为避免以上情况的出现，必须对B变的保护配置作调整，在自备电源并网线路L线两侧装设故障解列装置，动作时间的整定要根据电网和客户的要求而定。当X线单相接地或主变T2发生故障时，装置动作快速解列发电机组，以免自备电源对系统故障点继续提供短路电流，提高对侧110 kV线路“检无压重合闸”的重合成功率；在110 kV重合不成功或主变故障导致35 kV停电时，保证35 kV备自投装置的及时动作，为系统恢复正常运行创造条件。为防止解列装置对110 kV线路故障的灵敏度不够或装置拒动，110 kV线路本侧也需安装能快速切除110 kV线路故障的保护。

图5 某终端变用户并网运行自备电源接入简图

3 自备电源并网运行的应对措施

3.1 技术措施

（1）配置二级故障解列装置。客户侧装设第一级故障解列装置，一般配置低周、低压及高周、高压解列保护，低周装置应具备滑差闭锁功能，低压装置应具备判断短路功能，装置动作跳开自备电源并网断路器。系统侧装设第二级故障解列装置，配置相间低压、零序电压故障解列装置，装置动作跳开客户专线断路器。为了自备电源解列后客户能使用网电，客户侧装置整定时间较短，而系统侧较长。

（2）并网系统终端变电站的电源进线配置线路保护。

（3）110 kV自备电源并网线路配置全线速切保护，一般采用光纤电流纵联差动保护；35 kV并网线路配置距离保护，系统有稳定要求或整定配合困难时，应配置光纤电流纵联差动保护；10 kV并网线路配置方向过流保护，系统有稳定要求或整定配合困难时，也应配置光纤电流纵联差动保护。有稳定要求时，相应母线还应配置母差保护。

（4）客户专线两侧配置线路压变，以实现重合闸及手动同期。

（5）有并网运行自备电源的客户必须按电力系统要求配置远动通信系统，上传客户端的遥测、遥信信息。

3.2 自备电源并网前后的管理工作

供电企业一般设置较高的自备电源并网运行申请门槛。为保证电力系统安全，对于允许其自备电源并网运行的客户，供电企业要做好并网前、后的管理工作，主要包括：

（1）客户须委托具有资质的设计单位进行接入系统设计，设计范围应包括电力系统中相应的保护配置、设备改造等配套工程。自备电源电气部分（包括电气主接线及厂站用电系统，继电保护及安全自动装置的配置选型，电能计量装置）的设计方案须经供电企业审核同意，并委托有资质单位进行施工。新装电气设备的交接试验项目应完整、合格，自备电源保护装置及故障解列装置的整定值应经供电企业审核，并网运行前由供电企业组织竣工验收，签订《并网调度协议》和包含上网电量结算内容的《供用电合同》。

（2）并网自备电源的所有电气设备必须按规程要求进行预防性试验，并纳入供电企业用电检查范围，由供电企业对设备安全进行监督指导，防止自备电源设备故障影响电力系统安全运行。

（3）有权接受调度命令的值班人员，应全部经过调度规程培训，并经考核合格，自备电源应有完整的运行、检修规程和管理制度。

4 结语

随着电网供电可靠率的不断提升，不并网自备电源会日益减少，而重要客户配备自备电源可以减轻供电企业的安全供电责任风险。作为保安电源使用的自备电源，必须采用不并网运行方式，且不得向非重要负荷供电。随着分布式发电技术的蓬勃发展，供电企业对客户自备电源并网运行的限制将会受到挑战，因此必须采取有针对性的技术管理措施，最大限度地消除其对系统安全的负面影响，确保电网的安全运行。