分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

舒逸石，管霄，趙煒

(安陽供電公司，河南 安陽 455000)

1 光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。它具有常規(guī)火力發(fā)電系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢:

(1)無枯竭危險(xiǎn)、安全可靠、無噪聲、無污染排放。

(2)不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面。

(3)無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電。

(4)能源質(zhì)量高，對實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

(5)建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。同時(shí)微電網(wǎng)接入采用了電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的“柔性”接入，其電源特征與常規(guī)的“旋轉(zhuǎn)”發(fā)電機(jī)發(fā)電接入不同，從而對常規(guī)的配電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來影響。

2 分布式光伏電站(DG)的并網(wǎng)電壓等級選擇及接入方式

2.1 分布式光伏電站的并網(wǎng)電壓等級選擇

分布式光伏發(fā)電是指位于用戶附近，所發(fā)電能就地利用，以10 kV及以下電壓等級接入電網(wǎng)，且單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)總裝機(jī)容量不超過6 MW的光伏發(fā)電項(xiàng)目。分布式電源并網(wǎng)電壓等級可根據(jù)裝機(jī)容量進(jìn)行初步選擇，參考標(biāo)準(zhǔn)如下:8 kW及以下可接入220 V;8～400 kW可接入380 V;400～6000 kW可接入10 kV。最終并網(wǎng)電壓等級應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選論證來確定。若高、低2級電壓均具備接入條件，可優(yōu)先采用低電壓等級接入，其接入方式如圖1、圖2所示。

2.2 分布式光伏電站接入方式

(1)專線接入。專線接入是指分布式電源接入點(diǎn)處設(shè)置分布式電源專用的開關(guān)設(shè)備(間隔)，如分布式電源直接接入變電站、開閉站、配電室母線或環(huán)網(wǎng)柜等方式。

(2)T接方式。T接方式是指分布式電源接入點(diǎn)處未設(shè)置專用的開關(guān)設(shè)備(間隔)(如分布式電源直接接入架空或電纜線路方式)。

3 分布式光伏電站接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

3.1 末端接入

末端接入方式如圖3所示。

圖3 末端接入方式

分布式光伏電站在饋線末端接入，相鄰線L－2上K1點(diǎn)發(fā)生故障，故障電流可能由DG流向故障點(diǎn)，造成L－1上保護(hù)1，2，3誤動(dòng)作。如果K1點(diǎn)為線路L－2末端，則超出了保護(hù)4的I段電流保護(hù)范圍，由于加入了DG提供的故障電流，可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)4的I段電流保護(hù)動(dòng)作。

如果線路L－1上K2點(diǎn)故障，保護(hù)1動(dòng)作后，則不能正常熄弧，造成保護(hù)1重合閘不成功。

3.2 分支接入

分支接入方式如圖4所示。

圖4 分支接入方式

DG在饋線中間接入，同樣相鄰線L－2上K1發(fā)生故障，故障電流可能會(huì)由DG流向故障點(diǎn)，造成L－1上保護(hù)3誤動(dòng)作。如果K1點(diǎn)為線路L－2末端，則超出保護(hù)4的I段電流保護(hù)范圍，由于加入了DG提供的故障電流，可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)4的I段電流保護(hù)動(dòng)作。

線路L－1上K2點(diǎn)發(fā)生故障，由于DG助增作用，保護(hù)3靈敏度降低，可能會(huì)拒動(dòng)，需要重新計(jì)算保護(hù)3的分支系數(shù)。再由于DG的接入，保護(hù)2需要按照最大運(yùn)行方式整定。但是，采用這種方式比較困難，主要原因是分布式光伏發(fā)電受陽光因素的限制比較大，時(shí)發(fā)時(shí)斷，導(dǎo)致定值無法整定。

3.3 專線接入

專線接入方式如圖5所示。

圖5 專線接入方式

DG專線接入時(shí)，如果K1點(diǎn)為線路L－1末端，則超出保護(hù)1的I段電流保護(hù)范圍，由于加入了DG提供的故障電流，可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)1的I段電流保護(hù)動(dòng)作。

4 光伏電站接入系統(tǒng)運(yùn)行的幾點(diǎn)策略

針對分布式光伏電站并網(wǎng)發(fā)電對10 kV配電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置的影響，作者提出了以下幾點(diǎn)對策。

4.1 110 kV主變壓器中性點(diǎn)間隙聯(lián)切光伏電站并網(wǎng)線路

目前，大電流接地系統(tǒng)普遍采用分級絕緣的變壓器。為防止故障過程中所產(chǎn)生的過電壓而破壞變壓器的絕緣，應(yīng)配置中性點(diǎn)直接接地的零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)不接地的間隙保護(hù)。

當(dāng)變電站的110 kV母線、線路發(fā)生接地短路時(shí)，若故障元件的保護(hù)拒動(dòng)，經(jīng)間隙接地的變壓器中性點(diǎn)的電位將升至相電壓，分級絕緣變壓器的絕緣會(huì)遭到破壞，中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的任務(wù)就是在中性點(diǎn)電壓升高至危及中性點(diǎn)絕緣之前，第1時(shí)限切除電源線路，第2時(shí)限切除主變壓器，以保證變壓器的絕緣不受破壞。

4.2 采用局部式光纖差動(dòng)保護(hù)

鑒于普通微機(jī)保護(hù)受分布式光伏電站并網(wǎng)影響較大，在條件允許的情況下，建議采用局部式光纖差動(dòng)保護(hù)，這樣，既不用考慮光伏發(fā)電受陽光因素的限制，也不用考慮助增電流導(dǎo)致保護(hù)靈敏度降低等一系列問題，可以保證配電網(wǎng)的繼電保護(hù)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 加裝安全自動(dòng)裝置

由于受光伏電站并網(wǎng)附近的電網(wǎng)架構(gòu)影響，光伏電站的并網(wǎng)方式不盡相同，各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)加裝相應(yīng)的安全自動(dòng)裝置。加裝原則是:在緊急情況下，應(yīng)將光伏電站從系統(tǒng)中切除，保留原有系統(tǒng)，為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，構(gòu)建二次系統(tǒng)完備防御的3道防線。

5 結(jié)論

分布式光伏發(fā)電并入10 kV配電網(wǎng)的保護(hù)配置策略就是要解決光伏電站接入對傳統(tǒng)配電系統(tǒng)保護(hù)帶來的影響，還要滿足并網(wǎng)后緊急情況下配電網(wǎng)對保護(hù)的新要求。主要保護(hù)策略是:

(1)配電網(wǎng)故障主動(dòng)將分布式光伏電站退出，使傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)不受任何影響。

(2)采用局部光纖差動(dòng)保護(hù)，消除光伏發(fā)電系統(tǒng)特性對配電網(wǎng)保護(hù)的影響。

(3)限制DG的容量與接入位置，盡量做到配電網(wǎng)不調(diào)整。

(4)采用故障電流限制措施，故障時(shí)將DG的影響降至最低，配電網(wǎng)不做調(diào)整。

［1］李富生，李瑞生，周逢權(quán).微電網(wǎng)技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京:中國電力出版社，2013.