光伏电源接入对变电站保护及自动装置的影响

杨辉

摘 要：广泛引入光伏电源使分布式小电源在电网中的应用量增加，电网继电保护与供电可靠性都将受到并入小电源的影响。本文分析了继电保护受光伏发电并网的影响程度，阐述了如何进行继电保护改造，并对小电源并网安全自动装置如何配置的原则进行了说明。

关键词：光伏电源；变电站保护；自动装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.085

光伏发电是环保高效的发电技术。在持久性发电、可靠性和经济成本上具有巨大优势，对环境保护和能源可持续发展具有积极意义，因而受到国家重视并得到推广，有利于电力资源供应多元化发展。光伏发电因接入电网的电压等级不同，发电站也被国家电网公司分为小、中、大三种。由于配电网原有的网络架构、故障时短路电流的流向及分布、系统潮流均会因光伏电源的接入而受到影响，可能导致原来的配置保护方法和自动装置控制策略不再有效，使继电保护装置不能正常工作。由接线形式简单的单端辐射性网络变为复杂的多端供电系统，对于系统的保护整定及扩容都将增加难度。相比针对单一流向的配电网设计的继电保护装置，对自动保护装置的要求也将加大。因此，研究光伏电源接入对变电站保护及自动装置的影响具有积极意义。

1 光伏发电对电网的影响及改造要求

光伏发电对继电网保护的影响体现在以下方面：①电流保护受到影响。并网光伏发电运行十分灵活，而传统电网速度快且灵敏度高，因此二者保护难以兼容。如果接入的光伏电站较多，原有继电保护设备的运行将受到严重影响。能助长故障电流并使其分流的光伏电源会对流经保护装置的电流产生影响，若故障电流变大或变小，继电保护装置的灵敏度、配合程度及保护范围都会被影响。②自动重合闸受影响。未解列的光伏系统在因继电保护故障问题导致跳闸而形成电力孤岛时，会对自动重合闸造成影响。③变电站备用电源自投装置收到影响。在双电源供电系统中，主线路发生跳闸，备用电源自投装置因10kV和110kV母线都带电而无法检验母线是否无压，这将导致备用线路不运行，地区负荷将因长时间失去电压对非同期合闸产生影响[1]。④熔断器保护受到影响，一般情况下，熔断器是安装在电路的分支处或变压器的高压处，若电路末端出现故障，熔断器的切断操作可以起到很好的保护作用。当分布式光伏电站的接入后，线路运行结构必将被改变，线路运行稳定性也将大大降低。

修建变电站时很少考虑到后期接入小电源线路的问题，因而一般把纯负荷电路当作对象进行继电保护装置的设计，这将导致小电源接入后无法保证继电保护。因此，要使继电保护装置能不受影响，正常运行，就要对现有装置进行改造。将联跳小电源线路跳闸的出口回路接入到小电源线对应电压等级的母差保护中，可以减少排除故障用时。然后把回路增设在接入的小电源线自切保护中，这可以避免其余负荷线路在母线上以电力孤岛形式持续运行，进而使用户用电需求受到影响。最后在小电源线对应的主变压器保护上增加复合电压方向过电流[2]，若220V变电站高压侧发生故障，且变电站中小电源的短路电流大于主变压器中低压侧的额定电流时，应运用母差保护失灵联跳阻断各侧断路器达到保护目的。

2 变电站自动装置配置保护

线路保护原则。将光伏电源以220V或380V电压等级接入到公共电网中时，并网点与公共连接点间的断路器能够做到低压闭锁、失压跳闸、短路速断、延时保护等[3]。若是10kV和35kV的电压等级接入保护系统，则考虑使用T接的方式接入配电网，并用专线将电源接到用户变电站中。在10kV低電压侧，可以根据光伏电源短路电流整定进行考虑，即支路出线根据双电源供电总容量判断短路电流大小，并配置过流保护，根据线路长度对线路进行分级保护[4]。

母线保护原则。可根据光伏电源自身是否具有母线考虑是否用专用母线保护将母线系统接入光伏电源。若开关站侧与系统侧变电站的母线保护均不符合要求，为保证出现故障的母线能够及时被切除而配置保护装置。防孤岛保护原则。为避免非同期合闸的产生，系统中受孤岛保护的光伏电源，应该增加防孤岛保护装备[5]。当孤岛被逆变器检测到时，能够快速与断网断开连接。同期装置保护原则。将光伏电源接入时，要考虑它们能否满足分布式电源的各项要求，此外，还要考虑配备多少同期装置。若接入配电网时，分布式电源经过了同步电机，则应该考虑在合适位置配置同期装置；若是变流器类型的分布式电源接入配电网，则不需要同期装置。

安全自动装置保护原则。接入的分布式电源是在10kV或35kV电压等级系统上时，如果出现异常，接入到配电网上的光伏电源的安全自动装置要能够保证及时进行控制，并跳开断路器。接入的分布式电源是在220V或380V电压等级系统时，就不用考虑安全自动装置的配置。

3 结束语

随着光伏发电规模的扩大，光伏并网的容量和数量也将增加。对光伏电站的继电保护及安全装置配置进行探究，对已有方案不断调整与创新，积累经验，将有利于电网持续稳定地运行。

参考文献：

[1]席原.分布式电源并网的继电保护及安全自动装置配置探讨[J]. 中国设备工程，2017（11）：148-149.

[2]黄立场，叶秉森.并网光伏电站的继电保护和安全自动装置配置探析[J].电子测试，2017（18）：84-85.

[3]武娇雯，张来，方菲.光伏发电站接入电网对继电保护的影响及配置方案研究[J].自动化应用，2017（07）：142-143.

[4]彭灵.多电源下配电网继电保护若干问题的探讨[J].电气开关，2015，53（04）：9-11.

[5]宁进荣.光伏电源接入对变电站保护及自动装置的影响[J].电工技术，2017（11）：135-136+139.