周 潔，耿 鵬

1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000

2.北京中恒博瑞數(shù)字電力科技有限公司，北京 100085

0 引言

對(duì)于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)而言，繼電保護(hù)裝置是用來(lái)保護(hù)電流在輸電線路中單一流向穩(wěn)定運(yùn)行的重要裝置。通常情況下，安裝在大于10 kV電壓上的繼電保護(hù)裝置的主要功能是保護(hù)階段式電流，且不會(huì)安裝任何引導(dǎo)電流方向的元件?；诖?，文章主要分析光伏并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，并提出相關(guān)解決對(duì)策。

1 光伏并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

對(duì)于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)而言，繼電保護(hù)裝置是用來(lái)保護(hù)電流在輸電線路中單一流向穩(wěn)定運(yùn)行的重要裝置。通常情況下，安裝在大于10 kV電壓上的繼電保護(hù)裝置的主要功能是保護(hù)階段式電流，且不會(huì)安裝任何引導(dǎo)電流方向的元件。分布式光伏接入原有的配電網(wǎng)后，原有的配電網(wǎng)構(gòu)成會(huì)發(fā)生一定程度的變化，其結(jié)構(gòu)會(huì)從原來(lái)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多電源共用的復(fù)雜體系，其流向會(huì)具有多元化的特征。一旦并網(wǎng)后的系統(tǒng)出現(xiàn)小規(guī)模的短路或其他故障，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)或光伏電站中的電流流向故障點(diǎn)，使故障區(qū)域的短路電流逐漸增大，進(jìn)而導(dǎo)致配電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置無(wú)法及時(shí)發(fā)揮出自身的保護(hù)作用，造成電路問(wèn)題[1]。

1.1 對(duì)三段式電流保護(hù)的影響

三段式電流是我國(guó)電路建設(shè)初期最為常見(jiàn)的電路保護(hù)裝置，而當(dāng)光伏發(fā)電接入含有三段式配電系統(tǒng)時(shí)，會(huì)改變?cè)信潆娤到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電并網(wǎng)后對(duì)三段式電力線路的影響如下。

（1）光伏并網(wǎng)會(huì)影響電路保護(hù)的敏感度。在光伏發(fā)電線路接入配電系統(tǒng)后，如果原有線路的故障點(diǎn)在光伏發(fā)電的下游線路，那么流經(jīng)該故障點(diǎn)的電流將由光伏發(fā)電和配電系統(tǒng)共同提供，在發(fā)生電力事故時(shí)繼電保護(hù)裝置只能分辨出一種電流，從而降低了保護(hù)設(shè)備的敏感度。

（2）光伏并網(wǎng)后會(huì)造成電路保護(hù)動(dòng)作失去原有的準(zhǔn)確性。如果原有的輸電線路沒(méi)有接入光伏發(fā)電，則在發(fā)生饋線故障時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流只會(huì)是由原系統(tǒng)提供，繼電保護(hù)可以及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，而光伏接入的電網(wǎng)，在發(fā)生饋線故障時(shí)短路電流會(huì)瞬間增加，不但會(huì)造成輸電線路的損毀現(xiàn)象，還會(huì)造成繼電保護(hù)設(shè)備的擊穿，從而引發(fā)輸電線路火災(zāi)災(zāi)害。

（3）光伏并網(wǎng)會(huì)造成臨近的電路發(fā)生假故障保護(hù)動(dòng)作。接入光伏發(fā)電線路后，如果出現(xiàn)線路故障，那么線路故障點(diǎn)處的電阻就會(huì)增大，導(dǎo)致本該流經(jīng)該線路的電流轉(zhuǎn)向別的線路中，進(jìn)而造成臨近線路的繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)假故障保護(hù)動(dòng)作。

1.2 對(duì)自動(dòng)重合閘的影響

現(xiàn)階段，我國(guó)的輸配電線路均屬于單側(cè)電源結(jié)構(gòu)，在發(fā)生輸電線路短路故障時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)重合閘，進(jìn)而及時(shí)切除對(duì)故障點(diǎn)的供電，因此不會(huì)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)造成影響。在將光伏發(fā)電線路接入原輸電線路后，一旦配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，光伏發(fā)電線路的重合閘會(huì)將其從配電系統(tǒng)中切除，進(jìn)而導(dǎo)致光伏發(fā)電線路將電流源源不斷地輸送至故障區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致該條線路的重合閘動(dòng)作引起電弧現(xiàn)象，使自動(dòng)重合閘不成功，從而對(duì)光伏發(fā)電線路造成巨大的影響[2]。

1.3 對(duì)熔斷器保護(hù)的影響

熔斷器是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中最為常見(jiàn)的一種電力系統(tǒng)自我保護(hù)裝置，該設(shè)備的主要功能是監(jiān)控流經(jīng)自身線路電流的大小，當(dāng)電流超過(guò)熔斷器本身所能夠承受的額定電流后，熔斷器內(nèi)部的保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)熔斷，進(jìn)而形成該條線路的斷路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)配電系統(tǒng)安全的目的。通常情況下，熔斷器的主要安裝區(qū)域會(huì)在配電變壓器電壓較高的一側(cè)，或者輸電線路的各級(jí)電路的分支處，如果輸電線路的末端發(fā)生電路故障，熔斷器可以第一時(shí)間作出相應(yīng)的反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熔斷器對(duì)電力線路的保護(hù)作用。但是，如果在光伏并網(wǎng)后沒(méi)有對(duì)線路中熔斷器進(jìn)行適當(dāng)?shù)母?，將造成整條輸電線路電流紊亂，導(dǎo)致輸電終端電器的損毀[3]。

2 光伏并網(wǎng)電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的對(duì)策

2.1 利用半導(dǎo)體材料

現(xiàn)階段，我國(guó)的光伏發(fā)電模式通常是分布式光伏發(fā)電，利用太陽(yáng)能板收集太陽(yáng)光并將其轉(zhuǎn)化成電能，進(jìn)而投入使用。為了解決光伏并網(wǎng)后光伏發(fā)電線路對(duì)原有輸電線路的繼電保護(hù)的影響，電力企業(yè)設(shè)計(jì)利用半導(dǎo)體材料代替輸電線路中某些元件，進(jìn)而避免并網(wǎng)之后兩種線路之間產(chǎn)生沖突。例如，在日常的太陽(yáng)能發(fā)電建設(shè)過(guò)程中，利用特殊材料將電能轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行替換。雖然使用這種方式能夠有效地幫助光伏并網(wǎng)順利開(kāi)展，但是替換之后的光伏發(fā)電可能會(huì)造成一定程度上的電力浪費(fèi)，或者發(fā)生對(duì)收集的電能轉(zhuǎn)化效率過(guò)低的現(xiàn)象。同時(shí)，電力企業(yè)可以將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)融入光伏并網(wǎng)工作中，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)之后光伏發(fā)電線路更加柔性化的接入方式，并通過(guò)對(duì)實(shí)際接入線路的不同而選擇不同種類(lèi)的接口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電線路的電流濾波的目的，降低其對(duì)繼電保護(hù)的影響，提高輸電線路整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2 控制電壓等級(jí)

在光伏并網(wǎng)工程中，技術(shù)人員應(yīng)提前對(duì)接入線路的信息進(jìn)行考察，避免錯(cuò)誤的選擇電機(jī)，進(jìn)而避免對(duì)整個(gè)并網(wǎng)工作產(chǎn)生影響。光伏并網(wǎng)時(shí)不同電壓等級(jí)下電機(jī)的選擇可參考以下幾點(diǎn)：第一，在光伏發(fā)電較為分散且距離當(dāng)?shù)鼐用裆顓^(qū)域較近時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解其發(fā)電電壓是否小于10 kV，同時(shí)需結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用裼秒娝絹?lái)判斷應(yīng)當(dāng)選擇何種電機(jī)進(jìn)行電壓濾波，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確判斷并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的影響。第二，在進(jìn)行光伏并網(wǎng)工作前，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)發(fā)電站的發(fā)電等級(jí)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在發(fā)電功率小于或等于8 kV的電網(wǎng)接入配電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照10 kV安全設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高繼電保護(hù)設(shè)備的保護(hù)效果。在發(fā)電功率為8～400 kV時(shí)，技術(shù)人員可以選擇380 kV的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的電壓調(diào)節(jié)。

2.3 合理選擇電網(wǎng)接入方式

（1）應(yīng)用專(zhuān)線接入方式。在進(jìn)行光伏并網(wǎng)的組網(wǎng)過(guò)程中，使用專(zhuān)線接入的方式能夠有效提高電網(wǎng)接入的有效性和安全性。在設(shè)計(jì)光伏并網(wǎng)前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在接入前對(duì)分布式光電進(jìn)行優(yōu)化，選擇介于光電與配電網(wǎng)之間的調(diào)節(jié)電源進(jìn)行緩存，避免光電直接并入配電網(wǎng)。同時(shí)，采用分布式整合方法以提高整個(gè)光電之間的連續(xù)性，方便電力工作人員在光伏并網(wǎng)的過(guò)程中對(duì)變電站、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。在光電接入配電網(wǎng)的過(guò)程中，要對(duì)整條線路的母線和接地線等安全保護(hù)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分結(jié)合電網(wǎng)能力判斷出母線和接地線的位置，進(jìn)而更好地發(fā)揮母線和接地線的功能。另外，光伏并網(wǎng)還要充分考慮對(duì)周邊環(huán)境的影響，充分結(jié)合并網(wǎng)區(qū)域的氣候環(huán)境、地質(zhì)情況以及周邊野生動(dòng)物數(shù)量等，避免光伏并網(wǎng)之后電網(wǎng)會(huì)受到自然環(huán)境的影響而發(fā)生設(shè)備故障。同時(shí)，需對(duì)整條配電網(wǎng)進(jìn)行智能化改造工作，在合適的地方安裝智能化檢測(cè)設(shè)備，在檢測(cè)電路自身穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，監(jiān)控周邊環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

（2）末端接入方式。在并網(wǎng)條件允許的情況下，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)光伏并網(wǎng)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)首先考慮末端并網(wǎng)的方法。該方法能夠有效降低并網(wǎng)之后發(fā)生故障的概率，加強(qiáng)對(duì)電流流向的故障排查以及相鄰線路之間的自我保護(hù)，避免施工人員出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，影響整個(gè)線路的整體性與安全性。同時(shí)，技術(shù)人員在選擇末端接入的方法時(shí)，需全面考慮原配電網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)，做好并網(wǎng)之后的故障規(guī)避工作，并通過(guò)科學(xué)的故障管理制度建立并網(wǎng)后的有限元分析法則。另外，技術(shù)人員需對(duì)已經(jīng)完成并網(wǎng)工作的配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)故障檢測(cè)，一方面在配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行故障搶修工作，避免造成大范圍停電事故的發(fā)生；另一方面對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控可以及時(shí)收集故障發(fā)生前、中、后期的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從而為技術(shù)人員提供故障檢測(cè)分析參考依據(jù)。通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，技術(shù)人員可以制訂預(yù)防此類(lèi)故障的規(guī)避方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏并網(wǎng)的繼電保護(hù)，降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）間歇性切斷方式。在光伏并網(wǎng)時(shí)可以選擇面向大電流或者綜合型電流的變壓器，但是在進(jìn)行光伏并網(wǎng)的過(guò)程中，應(yīng)注意并網(wǎng)方面存在的差異，技術(shù)人員應(yīng)通過(guò)在中間點(diǎn)配置必要的接地控制，使中間點(diǎn)可以不受間隙的影響而正常工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全價(jià)值與穩(wěn)定性。同時(shí)，在對(duì)光伏并網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)的過(guò)程中，應(yīng)考慮到光電線路對(duì)變壓器中性點(diǎn)間隙的影響，特別是在配電網(wǎng)電壓持續(xù)升高的情況下，變壓器的部分絕緣體可能會(huì)受到傷害，因此技術(shù)人員應(yīng)設(shè)置一個(gè)警戒值，當(dāng)配電網(wǎng)的電壓增大到警戒值時(shí)就會(huì)自主切斷電源的供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)光伏并網(wǎng)裝置的保護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)光伏電源進(jìn)行并網(wǎng)整合時(shí)，需要將原有配電網(wǎng)的供電模式進(jìn)行改造，將光伏發(fā)電融入其中，形成新的供電模式，但是在進(jìn)行光伏并網(wǎng)時(shí)，原有電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置會(huì)發(fā)生故障，從而影響整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的正常工作。光伏并網(wǎng)工程會(huì)對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)產(chǎn)生較大的影響，在光伏并網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，電力技術(shù)人員需對(duì)并網(wǎng)問(wèn)題進(jìn)行不斷的分析與研究，探究出科學(xué)有效的并網(wǎng)措施，進(jìn)而提高光伏并網(wǎng)之后配電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性與安全性。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)從并網(wǎng)的實(shí)際角度出發(fā)，結(jié)合光伏發(fā)電未來(lái)的發(fā)展方向設(shè)計(jì)出相應(yīng)的繼電保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)我國(guó)光伏并網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展的目的。