呂會玲

（國網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

配電網(wǎng)繼電保護受分布式發(fā)電的影響分析

呂會玲

（國網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，電力行業(yè)也得到了突飛猛進的進步，其中分布式發(fā)電技術(shù)也被更加廣泛地應用起來。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的逐步接入和引用，也給整個發(fā)電系統(tǒng)帶來一系列的影響。文章結(jié)合實際的工作經(jīng)驗，針對這一過程中可能出現(xiàn)的問題進行了分析，并進一步給予相應的改進建議，以此發(fā)揮分布式發(fā)電對配電網(wǎng)的積極作用。

配電網(wǎng)；繼電保護；分布式發(fā)電；電力系統(tǒng)；配電模式

分布式發(fā)電方式不同于傳統(tǒng)的配電模式，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)是采用單鏈接的放射狀分布方式進行配電，而分布式發(fā)電是將原來放射性的無源網(wǎng)絡(luò)進行轉(zhuǎn)化，改變成一個由中小型電源控制的有源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，整個配電網(wǎng)內(nèi)部不再僅僅是電流的單向流動，而是轉(zhuǎn)化為由變電站母線進行總控制后再進行電流的傳遞。這個變化使得整個配電網(wǎng)繼電保護受分布式發(fā)電的影響發(fā)生了巨大的變化，配電網(wǎng)的原先保護機理也隨之發(fā)生了改變。具體而言，原來配電網(wǎng)的繼電保護是在整個電網(wǎng)呈放射狀的鏈接狀態(tài)下進行，并以此為基礎(chǔ)進行整體的規(guī)劃設(shè)計。而分布式發(fā)電技術(shù)引入后，整個配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生了重大改變，同時也對于配電網(wǎng)繼電保護產(chǎn)生了一系列的影響。

1 配電網(wǎng)分布式發(fā)電的理論概述

1.1 配電網(wǎng)分布式發(fā)電的概念分析

目前，電力行業(yè)得到了迅速的發(fā)展與進步，分布式發(fā)電方式作為電力行業(yè)中一種新興的發(fā)電方式被人們更加廣泛地應用起來。分布式發(fā)電技術(shù)主要以可再生能源作為原材料進行發(fā)電，包括太陽能發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電、風能發(fā)電等，同時也包括使用垃圾廢物和一些生物能源進行發(fā)電。在分布式發(fā)電技術(shù)的具體應用中，主要是用戶自己進行安裝小型的發(fā)電機組進行配電，其在配電過程中既可以接入公共電網(wǎng)進行配電，也可以脫離公共電網(wǎng)進行配電，具有更強的靈活性。

1.2 配電網(wǎng)分布式發(fā)電的優(yōu)勢分析

筆者結(jié)合實際的工作經(jīng)驗，將分布式發(fā)電在整個配電網(wǎng)系統(tǒng)中的優(yōu)勢進行歸納總結(jié)，形成以下五點：第一，分布式發(fā)電技術(shù)中的電力更加穩(wěn)定，能夠很好地規(guī)避配電系統(tǒng)在配電過程中的弊端和不足；第二，分布式發(fā)電技術(shù)能夠更好地實現(xiàn)冷熱聯(lián)產(chǎn)；第三，分布式發(fā)電技術(shù)能夠很好地保護環(huán)境，提高能源的利用率；第四，分布式發(fā)電技術(shù)具有較高的經(jīng)濟性，運用分布式發(fā)電技術(shù)無需建設(shè)相應的配電站和架設(shè)長距離的輸電線路，從而降低了配電工作的成本，節(jié)約了資源；第五，分布式發(fā)電可以提高電路運行的穩(wěn)定性，當配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍然能夠正常地運行，從而避免由于局部故障所引起的電路問題。而且分布式發(fā)電技術(shù)具有調(diào)峰作用，減少整個配電系統(tǒng)的壓力和負荷，緩解電力系統(tǒng)巨大的電荷功率，減少電力系統(tǒng)在運行過程中的壓力和困境。但是，隨著分布式發(fā)電技術(shù)的引入，會對整個配電系統(tǒng)中的電流大小和分布產(chǎn)生影響，而且配電系統(tǒng)中電流的不穩(wěn)定性也在一定程度上對于繼電保護工作的開展產(chǎn)生一系列的影響，因此需要進一步對配電網(wǎng)繼電保護受分布式發(fā)電的影響進行分析并就相關(guān)問題提出相應的建議。

2 分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護的影響

2.1 分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電流水平和電流保護的影響

在電力學領(lǐng)域中，我們用短路電流水平fL進行表示短路電流和短路容量，以此作為衡量整個配電系統(tǒng)短路情況的嚴重程度的重要評估指標。具體的應用公式為：fL＝i＝1|zth|。式中：zth代表配電系統(tǒng)中等效阻抗的標準值大??；i代表配電系統(tǒng)中短路電流的標準值，該短路電流與額定電流之間彼此相關(guān)聯(lián)。當整個配電網(wǎng)系統(tǒng)中的運行電流等于額定電流的時候，通常此時短路電流的額度值的標準水平應該在10～15之間，為了確保不同額度的電流能夠不影響配電網(wǎng)繼電保護工作的進行，就必須要滿足一個前提條件，即當配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障的時候，此時要產(chǎn)生一個遠大于額定電流或者運行電流的實際額定電流，在電流保護裝置運行之時，要有一個可以持續(xù)進行供電的電源進行維持故障電流的運作，從而實現(xiàn)整個配電系統(tǒng)中電流的正常流動。但由于在分布式電源系統(tǒng)內(nèi)部存在著大量的電力電子設(shè)備，并不能單一地進行維持故障電流的運行，很難保證配電網(wǎng)繼電保護工作的順利進行。此外，將分布式發(fā)電技術(shù)引入配電系統(tǒng)中，zth的值會有所下降，這不僅實現(xiàn)了短路技術(shù)水平的提高，而且進一步保證了故障電流的順利流動。因此，如果不加考慮而直接將分布式發(fā)電技術(shù)引入配電系統(tǒng)中，所帶來的影響非常不利，造成的元件損傷會直接影響整個配電網(wǎng)的正常運行，導致電流容量達不到規(guī)定的要求。在配置繼電器的過程中，應該考慮到分布式發(fā)電技術(shù)對于整個配電系統(tǒng)的各種影響，正確測量實際中故障電流的額度，并進一步保證配電系統(tǒng)的正常運行和工作。在實際的配電過程中，如果繼電保護裝置僅僅檢測配電系統(tǒng)的電流值大小而不分析分布式技術(shù)接入所帶來的一系列影響，則會導致對故障電流的大小無法進行準確地把握。總而言之，短路的電流幅值、大小以及持續(xù)方式和分布狀態(tài)都會因為分布式發(fā)電技術(shù)的引入而發(fā)生一系列的變化和影響，其中對短路電流持續(xù)時間的影響主要是由繼電器的反時效特性所造成的。

2.2 分布式發(fā)電對自動閘的影響

在分布式發(fā)電的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，采用的是放射性的發(fā)電方式，短暫性的故障線路在恢復供電以后，自動閘并不會因此而受到任何的有害影響。但是在引入分布式發(fā)電技術(shù)以后，一旦電路系統(tǒng)遭受短路跳閘以后，整個配電系統(tǒng)就會與電源之間失去聯(lián)系，從而使分布式電源和負荷值所形成的電力范圍能夠有效地保證配電系統(tǒng)的電壓和功率在額定值的范圍內(nèi)。此時，雖然整個配電系統(tǒng)呈現(xiàn)出正常運行的狀態(tài)，但是此種情況下卻給自動閘帶來了嚴重的威脅。一方面，容易導致故障點電弧的重燃。具體而言，整個配電系統(tǒng)在失去電力測壓以后，分布式發(fā)電技術(shù)并不能夠檢測出這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且仍然繼續(xù)給故障點進行持續(xù)供電。電流在經(jīng)過自動閘的時候，故障點電弧的熄滅受到來自分布式發(fā)電技術(shù)供電的影響而無法進行斷開，導致故障點電弧的重燃，造成外層的絕緣被破壞，從而使得短暫性故障進一步擴大成為永久性故障；另一方面，可能會造成配電系統(tǒng)的非同期合閘。在配電系統(tǒng)中，側(cè)電源斷開至自動閘運行階段內(nèi)，配電設(shè)備處于加速或者減速的狀態(tài)，此時配電系統(tǒng)內(nèi)部的側(cè)電源要想保持完全同步的狀態(tài)是有一定難度的，而且在兩者之間會出現(xiàn)相角差。當相角差逐漸增加到一定的程度范圍的時候，繼電保護工作可能由非同期重合閘引起的電流沖擊而不能進行有效的工作，使自動閘喪失自動恢復故障的能力和功效。同時，強大的沖擊電流也會給配電系統(tǒng)的正常運行和配電設(shè)備的安全性帶來嚴重的破壞。當引入分布式發(fā)電技術(shù)后，分布式的電源裝備用來為系統(tǒng)中的部分裝置供電，一旦某段電路出現(xiàn)短路，總電源會為其提供一部分的供電，分布式電源也會為其提供一部分的供電，這兩部分供電共同形成短路電流。如果配電保護裝置僅僅只檢測配電網(wǎng)的反饋線路的電流大小，而不考慮分布式發(fā)電裝置接入所造成的影響，則會導致實際故障電流的測量工作無法做到準確完成，尤其對于高阻抗故障而言，接入分布式發(fā)電裝置后會影響反向電流保護系統(tǒng)的正常工作，甚至可能導致其無法運行。而當電路母線出現(xiàn)短路情況時，分布式發(fā)電裝置的引入可能會導致其他情況的出現(xiàn)，此時如果繼電保護系統(tǒng)不能有效運行，分布式發(fā)電裝置所產(chǎn)生的貢獻電流會對整個配電系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。因此，要保證整個配電系統(tǒng)側(cè)重對自動閘的檢測，避免非同期重合閘給配電系統(tǒng)和配電設(shè)備帶來沖擊和危害。同時，要把握好自動閘由于分布式發(fā)電技術(shù)的引入所帶來的一系列影響，進行合理的評估與分析。

3 分布式發(fā)電對配電系統(tǒng)分支電路的影響

筆者通過研究配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖后發(fā)現(xiàn)，在配電網(wǎng)繼電保護工作中，通過熔斷器的方式進行繼電保護是我國配電系統(tǒng)中常見的保護方式之一。熔斷器的作用主要是當配電系統(tǒng)的分支線路出現(xiàn)超負荷的電流時，熔斷器的熔體和熔絲會被經(jīng)過的電流燒斷，從而將故障電路進行切除。當分布式發(fā)電技術(shù)引入后，對于配電系統(tǒng)的熔斷器也會產(chǎn)生影響。具體而言，當出現(xiàn)故障后，故障點的反向電流是由分布式發(fā)電設(shè)備提供的，當其有足夠大的容量時，就會進一步加大反向電流，造成相關(guān)配電設(shè)備的損壞，這在配電網(wǎng)繼電保護工作中是絕對不允許的。另外，根據(jù)保護工作中的選擇性原則，當出現(xiàn)故障后，分布式發(fā)電裝置和側(cè)電源都為故障點提供電流，當這個電流值超過一定的范圍，必然會造成有關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)受到破壞。因此可以看出，熔斷器的保護機制由于分布式發(fā)電技術(shù)的引入而遭受嚴峻的挑戰(zhàn)。

4 結(jié)語

分布式發(fā)電技術(shù)是隨著時代發(fā)展所產(chǎn)生的新興的技術(shù)之一，具有高效、環(huán)保等特點，適應當前國際經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，也被廣泛地應用到電力行業(yè)中。然而，在配電系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及配電網(wǎng)在短路的情況下電流的流動方向、大小以及分布狀態(tài)都將因為分布式發(fā)電技術(shù)的引入而產(chǎn)生影響。因此，為了進一步提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應該深入分析配電網(wǎng)繼電保護受分布式發(fā)電的各種影響，進一步完善分布式發(fā)電技術(shù)，促進分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與完善。

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（責任編輯：秦遜玉）

TM77

1009-2374（2017）12-0259-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.132

呂會玲（1971-），江西萍鄉(xiāng)人，國網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司電力工程工程師，研究方向：繼電保護整定。

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