光伏電源接入對變電站保護(hù)及自動(dòng)裝置的影響

楊輝

摘 要：廣泛引入光伏電源使分布式小電源在電網(wǎng)中的應(yīng)用量增加，電網(wǎng)繼電保護(hù)與供電可靠性都將受到并入小電源的影響。本文分析了繼電保護(hù)受光伏發(fā)電并網(wǎng)的影響程度，闡述了如何進(jìn)行繼電保護(hù)改造，并對小電源并網(wǎng)安全自動(dòng)裝置如何配置的原則進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：光伏電源；變電站保護(hù)；自動(dòng)裝置

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

光伏發(fā)電是環(huán)保高效的發(fā)電技術(shù)。在持久性發(fā)電、可靠性和經(jīng)濟(jì)成本上具有巨大優(yōu)勢，對環(huán)境保護(hù)和能源可持續(xù)發(fā)展具有積極意義，因而受到國家重視并得到推廣，有利于電力資源供應(yīng)多元化發(fā)展。光伏發(fā)電因接入電網(wǎng)的電壓等級不同，發(fā)電站也被國家電網(wǎng)公司分為小、中、大三種。由于配電網(wǎng)原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、故障時(shí)短路電流的流向及分布、系統(tǒng)潮流均會因光伏電源的接入而受到影響，可能導(dǎo)致原來的配置保護(hù)方法和自動(dòng)裝置控制策略不再有效，使繼電保護(hù)裝置不能正常工作。由接線形式簡單的單端輻射性網(wǎng)絡(luò)變?yōu)閺?fù)雜的多端供電系統(tǒng)，對于系統(tǒng)的保護(hù)整定及擴(kuò)容都將增加難度。相比針對單一流向的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)裝置，對自動(dòng)保護(hù)裝置的要求也將加大。因此，研究光伏電源接入對變電站保護(hù)及自動(dòng)裝置的影響具有積極意義。

1 光伏發(fā)電對電網(wǎng)的影響及改造要求

光伏發(fā)電對繼電網(wǎng)保護(hù)的影響體現(xiàn)在以下方面：①電流保護(hù)受到影響。并網(wǎng)光伏發(fā)電運(yùn)行十分靈活，而傳統(tǒng)電網(wǎng)速度快且靈敏度高，因此二者保護(hù)難以兼容。如果接入的光伏電站較多，原有繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行將受到嚴(yán)重影響。能助長故障電流并使其分流的光伏電源會對流經(jīng)保護(hù)裝置的電流產(chǎn)生影響，若故障電流變大或變小，繼電保護(hù)裝置的靈敏度、配合程度及保護(hù)范圍都會被影響。②自動(dòng)重合閘受影響。未解列的光伏系統(tǒng)在因繼電保護(hù)故障問題導(dǎo)致跳閘而形成電力孤島時(shí)，會對自動(dòng)重合閘造成影響。③變電站備用電源自投裝置收到影響。在雙電源供電系統(tǒng)中，主線路發(fā)生跳閘，備用電源自投裝置因10kV和110kV母線都帶電而無法檢驗(yàn)?zāi)妇€是否無壓，這將導(dǎo)致備用線路不運(yùn)行，地區(qū)負(fù)荷將因長時(shí)間失去電壓對非同期合閘產(chǎn)生影響[1]。④熔斷器保護(hù)受到影響，一般情況下，熔斷器是安裝在電路的分支處或變壓器的高壓處，若電路末端出現(xiàn)故障，熔斷器的切斷操作可以起到很好的保護(hù)作用。當(dāng)分布式光伏電站的接入后，線路運(yùn)行結(jié)構(gòu)必將被改變，線路運(yùn)行穩(wěn)定性也將大大降低。

修建變電站時(shí)很少考慮到后期接入小電源線路的問題，因而一般把純負(fù)荷電路當(dāng)作對象進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，這將導(dǎo)致小電源接入后無法保證繼電保護(hù)。因此，要使繼電保護(hù)裝置能不受影響，正常運(yùn)行，就要對現(xiàn)有裝置進(jìn)行改造。將聯(lián)跳小電源線路跳閘的出口回路接入到小電源線對應(yīng)電壓等級的母差保護(hù)中，可以減少排除故障用時(shí)。然后把回路增設(shè)在接入的小電源線自切保護(hù)中，這可以避免其余負(fù)荷線路在母線上以電力孤島形式持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而使用戶用電需求受到影響。最后在小電源線對應(yīng)的主變壓器保護(hù)上增加復(fù)合電壓方向過電流[2]，若220V變電站高壓側(cè)發(fā)生故障，且變電站中小電源的短路電流大于主變壓器中低壓側(cè)的額定電流時(shí)，應(yīng)運(yùn)用母差保護(hù)失靈聯(lián)跳阻斷各側(cè)斷路器達(dá)到保護(hù)目的。

2 變電站自動(dòng)裝置配置保護(hù)

線路保護(hù)原則。將光伏電源以220V或380V電壓等級接入到公共電網(wǎng)中時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)與公共連接點(diǎn)間的斷路器能夠做到低壓閉鎖、失壓跳閘、短路速斷、延時(shí)保護(hù)等[3]。若是10kV和35kV的電壓等級接入保護(hù)系統(tǒng)，則考慮使用T接的方式接入配電網(wǎng)，并用專線將電源接到用戶變電站中。在10kV低電壓側(cè)，可以根據(jù)光伏電源短路電流整定進(jìn)行考慮，即支路出線根據(jù)雙電源供電總?cè)萘颗袛喽搪冯娏鞔笮。⑴渲眠^流保護(hù)，根據(jù)線路長度對線路進(jìn)行分級保護(hù)[4]。

母線保護(hù)原則。可根據(jù)光伏電源自身是否具有母線考慮是否用專用母線保護(hù)將母線系統(tǒng)接入光伏電源。若開關(guān)站側(cè)與系統(tǒng)側(cè)變電站的母線保護(hù)均不符合要求，為保證出現(xiàn)故障的母線能夠及時(shí)被切除而配置保護(hù)裝置。防孤島保護(hù)原則。為避免非同期合閘的產(chǎn)生，系統(tǒng)中受孤島保護(hù)的光伏電源，應(yīng)該增加防孤島保護(hù)裝備[5]。當(dāng)孤島被逆變器檢測到時(shí)，能夠快速與斷網(wǎng)斷開連接。同期裝置保護(hù)原則。將光伏電源接入時(shí)，要考慮它們能否滿足分布式電源的各項(xiàng)要求，此外，還要考慮配備多少同期裝置。若接入配電網(wǎng)時(shí)，分布式電源經(jīng)過了同步電機(jī)，則應(yīng)該考慮在合適位置配置同期裝置；若是變流器類型的分布式電源接入配電網(wǎng)，則不需要同期裝置。

安全自動(dòng)裝置保護(hù)原則。接入的分布式電源是在10kV或35kV電壓等級系統(tǒng)上時(shí)，如果出現(xiàn)異常，接入到配電網(wǎng)上的光伏電源的安全自動(dòng)裝置要能夠保證及時(shí)進(jìn)行控制，并跳開斷路器。接入的分布式電源是在220V或380V電壓等級系統(tǒng)時(shí)，就不用考慮安全自動(dòng)裝置的配置。

3 結(jié)束語

隨著光伏發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大，光伏并網(wǎng)的容量和數(shù)量也將增加。對光伏電站的繼電保護(hù)及安全裝置配置進(jìn)行探究，對已有方案不斷調(diào)整與創(chuàng)新，積累經(jīng)驗(yàn)，將有利于電網(wǎng)持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[3]武嬌雯，張來，方菲.光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響及配置方案研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2017（07）：142-143.

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