分布式电源对配电网继电保护影响分析

2012-04-19熊伟

科技传播 2012年16期

熊伟

开封空分集团设计研究院，河南开封 475000

0 引言

所谓分布式电源技术且是发电功率达到数千万，小型的模块化而且分散布置于用户附近可靠、高效的发电技术，发电设施较多，包括了微型燃气轮机、风力发电、光伏电池及生物质发电等。但是如果将这种电源接在原有配电网络上，必然改变潮流，也会改变短路之时各线路或者母线短路的电流，为配电网带来继电保护失效、配合保护不适宜以及保护误动作等。因此，分析分布式电源对配电网机电保护的影响具有实际意义。

1 分布式电源基本概念

依据国家相关标准对分布式电源给出基本概念，及时最大容量在50MW～100MW、常常连接在配电网络而且不接受统一控制与调度的发电机组。根据这个定义可知，连接在配电网络上的大规模发电机组没包含在该列。仅仅包含了容量较小、能够随意并网在电力系统的任意位置的发电机。但是从各种文献可以看出来还有其他各种定义，但是无论是那种定义分布式电源必须要具备两个标准：那就是并网电压等级与容量。

2 分布式电源对配电网继电保护影响

分布式电源会给配电网的继电保护带来多方面影响，本文就是针对这些方面进行相应的阐述，具体探析如下：

2.1 影响电流保护

本文构建出电网模型来分析分布式影响电流保护，将模型设置成三段式的电流保护，在分布式电源引进之前就设定好数值，之前就将其固定下来。其连接实物如下图：

图1 分布式电源

从上图就能够明显发现对于分布式的电源接入模型中，馈线2末端的母线C之上连接了分布式电源，配电网就有过去的单源供电变为多源供电，必然会给配电网络带来一些影响，总体而言体现在如下方面：

1）一旦上图的E点出现了故障，必然造成主电源与分布式电源同时发生短路电流，其表达式为If=Is+Ig，该式中，If代表出现故障的短路电流，Is代表主电源的短路电流，Ig代表分布式电源的短路电流。当这种短路电路流入到保护1之时，因为有了分布式电源的短路电路加入，必然增大短路电流，为了确保配电网，保护1即会按照设定的自动切断发生故障的线路。但是随着短路电流的急剧增加，极有可能超过了保护1所能承受的能力，自然引发保护2启动而切断故障线路，自然就会扩大故障的停电范围；

2）一旦上图的C点出现了故障，这种情形下主电源进入短路点的电路Is和分布式电源流入电流没多大变化，主电源短路电流也不会影响到保护3，保护3依然按照开始设定的线路自动切断。但是切断之后分布式电流依然不断给短路点送入短路电流Ig，通过时也给切断故障线路进行供电，可是分布式电压比较较小，远远小于了主电源上的电压，如果长时间给故障线路提供电压必然会降低线路电压，导致电网出现局部崩溃。为了能够处理好这个问题，大都做法就是在分布式电源连接处加设断路器，让保护3来控制，一旦发现故障就会及时切断分布式的电源；

3）一旦上图的F点出现了故障，分布式电源就会将短路电流送经保护3-保护4-保护6，一旦短路电流大于了保护3所承受范围，就会造成保护4及保护6发生误动作，也将扩大故障的停电范围。

从上面各种分析可以看出来，一旦接入分布式电源之后，电流保护负面影响十分突出，一旦没有将这个负面影响处理好势必导致故障，进而造成大面积停电或者大面积局部电网奔溃。

2.2 影响重合闸装置

为了预防出现瞬时性故障，许多配电网大都安装上了重合闸装置，一旦出现了故障重合站装置就能够快速重合，在极短时间内电网就可以恢复正常。这种装置分为了后重合闸与前重合闸两种装置，前合闸装置大都使用在35KV以下发电厂与变电站导出支配线路上，使用在电压比较低配电网中，重合闸装置示意如下图：

图2 重合闸示意图

1）上图之中如没有接入分布式电源，一旦馈线2中出现了故障，保护4就会依照前面设定的自动切除故障线路，切除之后4分钟左右重合闸就会自动启动，保护4也就会自动重合，进而恢复了配电网正常运行。但是这种重合只针对瞬时故障而言。如果接入了分布式电源，一旦发生故障保护4确实会自动的切断故障线路，但是分布式电源依然会输送出短路电源，故障点就会产生持续电弧，极有可能将绝缘保护层损害掉，让瞬时故障成为永久性故障；

2）如果线路中接入了分布式电源，馈线AC作为主电源与分布式电源在两端同时供电，假如AC段发生了故障，要想彻底解决这种故障就要让两端短路保护器同时起作用，这样才能够彻底将电源切断。可是要重合闸瞬间作用来恢复供电，必然涉及检同期的问题，假如AC两端功角摆开比较大，必然在AC段出现较大冲击电流，该电流必然会给配电网与电器元件造成极大破坏，甚至还有可能造成火灾等现象；

3）分布式电源还会对保护器与重合闸间配合造成破坏。如果没有接入分布式电源，一旦负荷侧出现瞬时故障，只需要重合闸发挥作用切除故障就能够正常供电，保护器熔断丝不会被熔断。但是如果接入了分布式电源，一旦发生了故障必然会增大保护器中的电流，也会降低流过重合闸电力，当出现了瞬间故障熔断丝就会比重合闸先发生作用，破坏了保护器和重合闸间的配合。

3 具体措施

3.1 安装方向性的元件

按照分布式电源作为界限，在分布式电源两则安装上方向性的元件，用来保护对侧的加装断路器。一旦线路的两端功率引入出现一正一负之时，就能够正常判断出区域中的故障。但是对于电源下游线路，把分布式电源视为阻增电源，进而实现三段式的电流保护。有效降低了保护器误启动，确保两个电源间供电上的一致性。

3.2 安装故障限流器

直接将分布式进入电网中，必然会增大电路中的短路电流，出现误动或者导致大面积局部停电，因此就要安装故障限流器来降低故障。事实上，当正常运行之时故障限流器并没有起作用，但是一旦发生故障之时就会起到阻抗电流，用来减弱短路电流。加入该电流属于分布式电源，故障限流器起不了任何作用，使用中故障限流器可以用超导故障限流器来替代，加强抗阻作用。