光伏并网对电网继电保护的影响及对策

周 洁，耿 鹏

1.国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314000

2.北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，北京 100085

0 引言

对于传统的配电网而言，继电保护装置是用来保护电流在输电线路中单一流向稳定运行的重要装置。通常情况下，安装在大于10 kV电压上的继电保护装置的主要功能是保护阶段式电流，且不会安装任何引导电流方向的元件。基于此，文章主要分析光伏并网对电网继电保护的影响，并提出相关解决对策。

1 光伏并网对电网继电保护的影响

对于传统的配电网而言，继电保护装置是用来保护电流在输电线路中单一流向稳定运行的重要装置。通常情况下，安装在大于10 kV电压上的继电保护装置的主要功能是保护阶段式电流，且不会安装任何引导电流方向的元件。分布式光伏接入原有的配电网后，原有的配电网构成会发生一定程度的变化，其结构会从原来的简单结构转变成多电源共用的复杂体系，其流向会具有多元化的特征。一旦并网后的系统出现小规模的短路或其他故障，会导致系统或光伏电站中的电流流向故障点，使故障区域的短路电流逐渐增大，进而导致配电网的继电保护装置无法及时发挥出自身的保护作用，造成电路问题[1]。

1.1 对三段式电流保护的影响

三段式电流是我国电路建设初期最为常见的电路保护装置，而当光伏发电接入含有三段式配电系统时，会改变原有配电系统的结构。光伏发电并网后对三段式电力线路的影响如下。

（1）光伏并网会影响电路保护的敏感度。在光伏发电线路接入配电系统后，如果原有线路的故障点在光伏发电的下游线路，那么流经该故障点的电流将由光伏发电和配电系统共同提供，在发生电力事故时继电保护装置只能分辨出一种电流，从而降低了保护设备的敏感度。

（2）光伏并网后会造成电路保护动作失去原有的准确性。如果原有的输电线路没有接入光伏发电，则在发生馈线故障时，流经故障点的电流只会是由原系统提供，继电保护可以及时对其进行处理，而光伏接入的电网，在发生馈线故障时短路电流会瞬间增加，不但会造成输电线路的损毁现象，还会造成继电保护设备的击穿，从而引发输电线路火灾灾害。

（3）光伏并网会造成临近的电路发生假故障保护动作。接入光伏发电线路后，如果出现线路故障，那么线路故障点处的电阻就会增大，导致本该流经该线路的电流转向别的线路中，进而造成临近线路的继电保护装置出现假故障保护动作。

1.2 对自动重合闸的影响

现阶段，我国的输配电线路均属于单侧电源结构，在发生输电线路短路故障时可以进行自动重合闸，进而及时切除对故障点的供电，因此不会对整个配电网系统造成影响。在将光伏发电线路接入原输电线路后，一旦配电系统出现故障，光伏发电线路的重合闸会将其从配电系统中切除，进而导致光伏发电线路将电流源源不断地输送至故障区域，进而导致该条线路的重合闸动作引起电弧现象，使自动重合闸不成功，从而对光伏发电线路造成巨大的影响[2]。

1.3 对熔断器保护的影响

熔断器是现阶段电力系统中最为常见的一种电力系统自我保护装置，该设备的主要功能是监控流经自身线路电流的大小，当电流超过熔断器本身所能够承受的额定电流后，熔断器内部的保险丝会自动熔断，进而形成该条线路的断路，实现保护配电系统安全的目的。通常情况下，熔断器的主要安装区域会在配电变压器电压较高的一侧，或者输电线路的各级电路的分支处，如果输电线路的末端发生电路故障，熔断器可以第一时间作出相应的反应，进而实现熔断器对电力线路的保护作用。但是，如果在光伏并网后没有对线路中熔断器进行适当的更改，将造成整条输电线路电流紊乱，导致输电终端电器的损毁[3]。

2 光伏并网电网继电保护影响的对策

2.1 利用半导体材料

现阶段，我国的光伏发电模式通常是分布式光伏发电，利用太阳能板收集太阳光并将其转化成电能，进而投入使用。为了解决光伏并网后光伏发电线路对原有输电线路的继电保护的影响，电力企业设计利用半导体材料代替输电线路中某些元件，进而避免并网之后两种线路之间产生冲突。例如，在日常的太阳能发电建设过程中，利用特殊材料将电能转化装置进行替换。虽然使用这种方式能够有效地帮助光伏并网顺利开展，但是替换之后的光伏发电可能会造成一定程度上的电力浪费，或者发生对收集的电能转化效率过低的现象。同时，电力企业可以将现代科学技术融入光伏并网工作中，实现光伏并网之后光伏发电线路更加柔性化的接入方式，并通过对实际接入线路的不同而选择不同种类的接口，进而实现对光伏发电线路的电流滤波的目的，降低其对继电保护的影响，提高输电线路整体运行的稳定性。

2.2 控制电压等级

在光伏并网工程中，技术人员应提前对接入线路的信息进行考察，避免错误的选择电机，进而避免对整个并网工作产生影响。光伏并网时不同电压等级下电机的选择可参考以下几点：第一，在光伏发电较为分散且距离当地居民生活区域较近时，技术人员应当了解其发电电压是否小于10 kV，同时需结合当地居民用电水平来判断应当选择何种电机进行电压滤波，进而实现准确判断并网后对电网继电保护装置的影响。第二，在进行光伏并网工作前，技术人员应当对发电站的发电等级进行优化设计，在发电功率小于或等于8 kV的电网接入配电网时，应当按照10 kV安全设计规定进行设计，进而提高继电保护设备的保护效果。在发电功率为8～400 kV时，技术人员可以选择380 kV的设计标准进行必要的电压调节。

2.3 合理选择电网接入方式

（1）应用专线接入方式。在进行光伏并网的组网过程中，使用专线接入的方式能够有效提高电网接入的有效性和安全性。在设计光伏并网前，设计人员应当在接入前对分布式光电进行优化，选择介于光电与配电网之间的调节电源进行缓存，避免光电直接并入配电网。同时，采用分布式整合方法以提高整个光电之间的连续性，方便电力工作人员在光伏并网的过程中对变电站、开关柜等设备进行有效调节。在光电接入配电网的过程中，要对整条线路的母线和接地线等安全保护装置进行结构优化设计，充分结合电网能力判断出母线和接地线的位置，进而更好地发挥母线和接地线的功能。另外，光伏并网还要充分考虑对周边环境的影响，充分结合并网区域的气候环境、地质情况以及周边野生动物数量等，避免光伏并网之后电网会受到自然环境的影响而发生设备故障。同时，需对整条配电网进行智能化改造工作，在合适的地方安装智能化检测设备，在检测电路自身稳定运行的同时，监控周边环境，进而实现技术人员对电网实时监控的目的。

（2）末端接入方式。在并网条件允许的情况下，技术人员在设计光伏并网工作时应当首先考虑末端并网的方法。该方法能够有效降低并网之后发生故障的概率，加强对电流流向的故障排查以及相邻线路之间的自我保护，避免施工人员出现错误操作，影响整个线路的整体性与安全性。同时，技术人员在选择末端接入的方法时，需全面考虑原配电网的各项指标，做好并网之后的故障规避工作，并通过科学的故障管理制度建立并网后的有限元分析法则。另外，技术人员需对已经完成并网工作的配电网进行实时故障检测，一方面在配电网出现故障时能够及时进行故障抢修工作，避免造成大范围停电事故的发生；另一方面对配电网进行监控可以及时收集故障发生前、中、后期的各项数据，从而为技术人员提供故障检测分析参考依据。通过对故障数据进行计算和分析，技术人员可以制订预防此类故障的规避方案，实现对光伏并网的继电保护，降低电力企业的经济损失。

（3）间歇性切断方式。在光伏并网时可以选择面向大电流或者综合型电流的变压器，但是在进行光伏并网的过程中，应注意并网方面存在的差异，技术人员应通过在中间点配置必要的接地控制，使中间点可以不受间隙的影响而正常工作，进而实现提高整个配电网系统的安全价值与稳定性。同时，在对光伏并网进行保护的过程中，应考虑到光电线路对变压器中性点间隙的影响，特别是在配电网电压持续升高的情况下，变压器的部分绝缘体可能会受到伤害，因此技术人员应设置一个警戒值，当配电网的电压增大到警戒值时就会自主切断电源的供电，实现对整个光伏并网装置的保护。

3 结束语

综上所述，在对光伏电源进行并网整合时，需要将原有配电网的供电模式进行改造，将光伏发电融入其中，形成新的供电模式，但是在进行光伏并网时，原有电网的继电保护装置会发生故障，从而影响整个配电网络的正常工作。光伏并网工程会对电网继电保护产生较大的影响，在光伏并网的发展过程中，电力技术人员需对并网问题进行不断的分析与研究，探究出科学有效的并网措施，进而提高光伏并网之后配电网的运行可靠性与安全性。同时，技术人员应从并网的实际角度出发，结合光伏发电未来的发展方向设计出相应的继电保护措施，实现推动我国光伏并网建设快速发展的目的。