由于分布式小電源具備節(jié)省電網(wǎng)建設(shè)運行費用、供電可靠性高以及清潔環(huán)保等優(yōu)點，其建設(shè)速度不斷加快，且裝機容量也不斷增大。小電源線路一般接入變電站的110kV或35kV高壓母線并網(wǎng)運行。相較于高壓母線上其他負荷線路，小電源線路向大電網(wǎng)系統(tǒng)輸送潮流，需對并網(wǎng)運行小電源系統(tǒng)相關(guān)的繼電保護裝置進行改造或配置故障解列等安全自動裝置。當小電源線路本身或小電源線路所接入電壓等級系統(tǒng)發(fā)生故障時，能及時切除故障點，保障供電質(zhì)量，減少電網(wǎng)設(shè)備的損壞及檢修人員的人身威脅。

01分布式小電源并網(wǎng)典型模式

分布式小電源并網(wǎng)運行主要有三種典型模式，分別為：

1. 直接接入系統(tǒng)電網(wǎng)變電站低(中)壓側(cè)母線

2. 經(jīng)系統(tǒng)開關(guān)站后并入系統(tǒng)變電站低(中)壓側(cè)母線

3. 經(jīng)35kV、110kV變電站(高壓側(cè)環(huán)進環(huán)出)后并入系統(tǒng)變電站低(中)壓側(cè)母線

02小電源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

1. 短路容量的增大及限制措施

地方電廠規(guī)劃機組的相繼并網(wǎng)，必將增大相關(guān)變電站的母線短路容量，可能導致部分變電站的一次設(shè)備滿足不了運行要求。

2. 限制短路容量的措施

根據(jù)計算分析結(jié)果，各熱電廠規(guī)劃機組接入系統(tǒng)前，必須采取措施限制短路容量或更換一次設(shè)備以滿足系統(tǒng)短路容量的運行要求?，F(xiàn)有以下幾種方案可供選擇：

方案一：更換開關(guān)

方案二：裝設(shè)限流電抗器

方案三：采用高阻抗變壓器

03聯(lián)絡(luò)線的保護配置方案

1. 35kV聯(lián)絡(luò)線的保護配置

方案1：配置電流保護

由于小電源和系統(tǒng)差異較大，因此聯(lián)絡(luò)線配置電流保護受運行方式的變化，有很大的局限性。

方案2：配置距離保護

由于距離保護不受系統(tǒng)方式變化的影響，適應(yīng)性強，聯(lián)絡(luò)線的線末靈敏度能夠滿足要求。

方案3：配置縱聯(lián)差動保護

配置縱聯(lián)差動保護，聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)能同時快速切除線路故障，保證全線速動。需同時配置電流保護或距離保護做后備保護。

2. 靈敏度時不能滿足要求時：

①主變保護：在一般35kV變電站，35kV電源側(cè)配置電流速斷為主保護，過電流作為后備保護。如主保護在高壓側(cè)校驗靈敏度不夠，最好改為差動保護。

如過電流保護靈敏度不夠，最好改為復壓閉鎖過電流，閉鎖電壓取進10kV電壓相對靈敏。在選擇主變保護配置時，應(yīng)適當超前考慮，以免因運行方式變化出現(xiàn)靈敏度不夠現(xiàn)象。

②對線路保護：一般配置兩段式或三段式保護。在靈敏度不夠及無保護范圍或保護范圍很小時，可改為電壓保護或電壓閉鎖的電流保護，一般都能滿足要求。否則，可改為相間距離保護。由于相間距離保護的保護范圍受系統(tǒng)運行方式的影響小，目前已在城市配電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，做相間短路保護。

3. 結(jié)論

通過大量計算表明，一般35kV電壓等級升壓變?nèi)萘吭?000kVA以下，升壓變分列運行時，聯(lián)絡(luò)線線末靈敏度

不小于1.5，能快速切除聯(lián)絡(luò)線故障，聯(lián)絡(luò)線配置縱聯(lián)差動和方向電流后備保護能夠滿足系統(tǒng)要求。

某復雜配電網(wǎng)中，聯(lián)絡(luò)線要經(jīng)過兩級或三級才能并入主網(wǎng)220kV變電站A、B站，靈敏度無法滿足配合要求，應(yīng)配置距離保護做后備，代替方向電流后備保護。此種情況仍需要配置PT斷線過流保護。

運行經(jīng)驗表明，效果最佳的配置方案為縱聯(lián)差動和距離保護。

04通用整定規(guī)則

1. 終端線原則

(1)電流保護I段

①按躲本線路末端變壓器其它側(cè)故障整定。

(2)電流保護II段(可省略)

①按本線路末端故障有規(guī)定靈敏度整定。

②按躲本線路末端變壓器其它側(cè)故障整定。

③按與本線路變壓器時限速斷保護配合整定。

(3)電流保護III段

①按本線路末端故障有規(guī)定靈敏度整定。

②按本線路變壓器其它側(cè)故障有靈敏度整定。

③按躲最大負荷電流整定。

2. 聯(lián)絡(luò)線原則

(1)相間距離保護I段

①按躲本線路末端故障整定

②按躲本線路末端變壓器其它小阻抗側(cè)故障整定。

(2)相間距離保護II段

①按本線路末端故障有規(guī)定靈敏度整定。

②按與相鄰線路的相間距離保護配合整定。

③按與相鄰線路的電流電壓保護配合整定。

④按與相鄰線路縱聯(lián)保護配合整定。

⑤按相鄰無保護線路末端故障有靈敏度整定。

⑥按躲本線路末端變壓器其它小阻抗側(cè)故障整定。

(3)相間距離保護III段

①按本線路故障有規(guī)定靈敏度整定。

②按躲最小負荷阻抗整定。

③按與相鄰線路的相間距離保護配合整定。

④校核定值不應(yīng)伸出相鄰變壓器其它小阻抗側(cè)。(定值若躲不過，時間延長到設(shè)置時間;若躲得過，按整定極差取)

⑤按相鄰無保護線路末端故障有靈敏度整定。

⑥按相鄰變壓器末端故障有靈敏度整定。

05自動裝置的配置

1. 主網(wǎng)220kV線路重合閘

在運行中我們發(fā)現(xiàn)，主網(wǎng)220kV終端變電站的220kV線路故障跳閘后，出現(xiàn)兩種運行情況：

(1)負荷平衡的情況：

(2)負荷不平衡的情況：

導致主網(wǎng)220kV終端變電站損失負荷。為此，提出解決方案：

方案1：220kV線路故障時，不跳終端變側(cè)斷路器，保護動作跳35kV聯(lián)絡(luò)線，保證將小電源可靠切除，待系統(tǒng)電源側(cè)重合成功后，再將35kV聯(lián)絡(luò)線恢復送電。

方案2：220kV線路保護的重合閘，增加檢母線無電壓方式，采用檢查母線無電壓三相故障鑒別重合閘，即單相故障三相跳閘重合三相、相間故障三相跳閘不重合。

2. 聯(lián)絡(luò)線低頻低壓解列裝置

保證小電源與系統(tǒng)解列后，不因頻率或電壓崩潰造成全停，需要安裝低頻低壓解列裝置。

當220kV聯(lián)絡(luò)變電站的中壓母線因故失壓，或者與聯(lián)絡(luò)線配合的上一級35kV線路發(fā)生故障，系統(tǒng)側(cè)線路保護動作跳閘后，小電源系統(tǒng)獨立運行，帶部分35kV變電站負荷。如果能夠達到負荷平衡，則短時獨立運行，如果頻率下降，則聯(lián)絡(luò)線低頻低壓解列跳閘，以確保小電源可靠解列。解列點應(yīng)設(shè)置在功率平衡點上。

3. 聯(lián)絡(luò)線重合閘

在實際運行中，聯(lián)絡(luò)線主系統(tǒng)電源側(cè)采用解列重合閘，即聯(lián)絡(luò)線主系統(tǒng)電源側(cè)投入檢無壓重合閘，小電源側(cè)停用重合閘。當聯(lián)絡(luò)線故障兩側(cè)跳閘后，主系統(tǒng)電源側(cè)檢無壓重合，重合于無故障線路后，再將小電源并入主系統(tǒng)。

聯(lián)絡(luò)線跳閘后，有壓檢同期重合很難成功，原因是它對頻差要求很嚴。例如：通常整定故障點熄弧時問最長為0.9s，同期檢查繼電器按最大允許角40°整定，再加上繼電器返回系數(shù)0.8的返回角32°，在0.9s時間內(nèi)，兩側(cè)相位角不能超出72°范圍。這相當于滑差周期4.5s，允許頻差0.22Hz/s。通常聯(lián)絡(luò)線路跳閘后，很難滿足這樣的頻差限定，故重合成功的機會很少。其次，即使?jié)M足頻差要求，設(shè)在臨界角40°左右發(fā)合閘脈沖，加上斷路器動作延時，合閘瞬間相角也將近60°，這時兩側(cè)電網(wǎng)的沖擊也是比較大的。

4. 聯(lián)絡(luò)線配置方案

配置縱聯(lián)差動三段式距離保護(或選配三段式方向電流保護)、同期無壓鑒定重合閘。

以縱聯(lián)差動保護為主保護，三段式距離保護(或三段式方向電流保護)為后備保護。

5. 聯(lián)絡(luò)線三相一次重合閘應(yīng)考慮的兩個問題

(1)時間的配合：考慮兩側(cè)保護可能以不同的延時跳閘，此時須保證兩側(cè)均跳閘后，故障點有足夠的去游離時間。

(2)同期問題：重合時兩側(cè)系統(tǒng)是否同步的問題以及是否允許非同步合閘的問題。

06分布式小電源并網(wǎng)繼電保護改造要求

小電源線路一般按聯(lián)絡(luò)線配置保護裝置，線路兩側(cè)配置主備合一光纖電流差動保護，并配置功能齊全的后備保護。線路小電源側(cè)一般不配置重合閘，若系統(tǒng)側(cè)有線路電壓互感器，可配置檢無壓重合閘，反之則不配置重合閘。由于多數(shù)變電站建成投產(chǎn)時未考慮到后期小電源線路的接入，其繼電保護裝置均以純負荷線路為對象進行設(shè)計，不滿足小電源線路接入系統(tǒng)后對繼電保護動作的相關(guān)要求，因此需對相關(guān)繼電保護裝置進行改造。

(1)小電源線所接入電壓等級的母差保護應(yīng)增加聯(lián)跳小電源線路跳閘出口回路。

當母差保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，及時切除小電源線路。反之，小電源線路持續(xù)向故障點提供電流，直至主變壓器后備保護切除故障，延長故障切除時間。

(2)小電源線所接入電壓等級的自切保護應(yīng)增加聯(lián)跳小電源線路跳閘出口回路。

若主變壓器上級電源失電，由于小電源線的存在，小電源所在的低(中)壓自切系統(tǒng)不滿足低電壓條件，自切保護將無法啟動。小電源線帶所在母線上其他負荷線路形成電力孤島運行方式，將對重要用戶可靠供電造成影響。

(3)小電源線對應(yīng)主變壓器保護加裝復合電壓方向過電流

當220kV變電站高壓側(cè)發(fā)生故障，中(低)壓側(cè)小電源提供的短路電流大于主變壓器中(低)側(cè)、高壓側(cè)一次設(shè)備額定電流時，對配置220kV母差保護的變電站應(yīng)投用220kV母差保護失靈聯(lián)跳，啟動主變壓器保護聯(lián)跳主變壓器各側(cè)斷路器的保護功能。

若無220kV母差保護或220kV母差保護無失靈聯(lián)跳，啟動主變壓器保護聯(lián)跳各側(cè)斷路器的功能，且當其他保護無法切除故障時，需在主變壓器中(低)壓側(cè)配置復壓閉鎖方向過電流保護，復壓元件由各側(cè)電壓經(jīng)“或門”構(gòu)成，方向朝主變壓器高壓側(cè)，保護動作跳本主變壓器中(低)壓側(cè)斷路器。

07范例：分布式小電源并網(wǎng)安全自動裝置配置原則

對已投運的繼電保護裝置進行改造，需主變壓器、母線等一次設(shè)備停電配合完成。為解決小電源并網(wǎng)運行帶來的影響，采用安裝故障解列裝置的方法。故障解列裝置一般具備低壓解列、低頻解列、過頻解列、零序過電壓解列和TV斷線閉鎖等基本功能。在現(xiàn)有的工程實踐中，分布式小電源故障解列裝置提供了較為成熟的解決方案。

為配合某分布式能源站建設(shè)，某220kV變電站35kV II段母線、35kV V段母線分別接入一回小電源線路。小電源雙線相關(guān)回路分別接入35kV母差及自切保護，同時分別為該站35kV II母及35 kV V母各配置了一套故障解列裝置，并網(wǎng)小電源系統(tǒng)接線方式如下圖所示。

當8005線路作為終端電源線送能源站的負荷時，故障解列裝置停用，母線發(fā)生故障時跳主變壓器35 kV側(cè)開關(guān)及電源聯(lián)絡(luò)線，母線電壓低于定值時自切動作跳主變壓器35 kV側(cè)開關(guān)并閉合分段開關(guān)。

當8005線路作為小電源線由能源站倒送至變電站2的35kV II段母線時，投入故障解列裝置。現(xiàn)以投入低壓解列功能來說明系統(tǒng)發(fā)生故障時故障解列裝置對系統(tǒng)的保護作用。

1. 保障系統(tǒng)重合閘的可靠性

4001線路作為送該站的終端線路，僅在變電站1配置線路保護，且4001線路開關(guān)裝有重合閘。當4001線路線路發(fā)生單相瞬時性接地故障時，線路保護動作跳4001線路電源側(cè)開關(guān)。由于35kV側(cè)小電源的存在，使該站不接地系統(tǒng)中性點發(fā)生偏移，非故障相電壓為相電壓的1.732倍，中性點電壓為相電壓，若此電壓高于電源側(cè)4001線路開關(guān)重合閘檢無壓的定值，將導致重合閘失敗，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。

此外，由于4001線路線路跳開后，該站35 kV II母負荷均由小電源供給，一旦容量不足，將影響對負荷的供電質(zhì)量。此時若通過故障解列裝置低壓解列跳8005線路開關(guān)切除小電源，可在線路瞬時故障下使電源側(cè)4001線路開關(guān)跳開后通過判無壓順利重合，即使線路重合不成功，35 kV母線也可以通過自切動作來保證35 kV系統(tǒng)負荷的供電正常。

分布式小電源并網(wǎng)運行對線路重合閘的影響

對于中性點不接地系統(tǒng)中送終端變電站的線路，僅在線路大電源側(cè)有線路保護并配置重合閘，且線路電壓互感器安裝于A相。當該線路發(fā)生瞬時單相(B相或C相)接地故障時，線路保護動作跳電源側(cè)開關(guān)，由于小電源的存在使終端變電站中性點電壓發(fā)生偏移，A相和C相(或B相)電壓升高至相電壓的1.732倍，使終端線路A相電壓升高，如果此電壓高于電源側(cè)開關(guān)重合閘判無壓定值，則此開關(guān)重合閘失敗。當終端線路發(fā)生BC相間故障時，在跳開電源側(cè)開關(guān)后，小電源也會在終端線路A相上產(chǎn)生較高的殘壓，此殘壓往往高于電源側(cè)開關(guān)重合閘判無壓定值，從而導致重合閘失敗。

2. 保證運行變壓器的絕緣水平

對于該站不接地運行系統(tǒng)，當終端線路4001發(fā)生單相接地故障時，電源側(cè)線路保護動作跳4001線路開關(guān)。由于小電源并未與系統(tǒng)解列，此時主變低壓側(cè)非故障相電壓升高至1.732倍，中性點電壓升高為相電壓，若長期運行將會影響變壓器中性點的絕緣水平和壽命。加裝故障解列裝置后，將會自動切除并網(wǎng)小電源，保證變壓器中性點不受高電壓沖擊而損壞。

分布式小電源并網(wǎng)運行對變壓器的影響

對于并有小電源的終端變電站，其主變壓器中性點不接地運行。當終端線路發(fā)生故障時，電源側(cè)線路保護動作跳開開關(guān)，由于小電源并未解列，在終端變電站形成中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障，非故障相電壓升高至1.732倍，中性點電壓升高為相電壓，將會影響中性點的絕緣水平和壽命。

對于主變壓器中性點接地運行的系統(tǒng)，當線路發(fā)生故障時，由于小電源的存在，使系統(tǒng)有短路電流且主變壓器中性點有零序電流，主變壓器復壓閉鎖過電流或零序電流保護可能動作而切除變壓器。裝有零序電壓和中性點間隙零序電流保護的變壓器也會因保護動作而被切除。

3. 對重要用戶可靠供電

當4001線路線發(fā)生故障使該站主變壓器與大電網(wǎng)隔離后，35kV II段母線的負荷全部由并網(wǎng)小電源提供，一旦容量有限的分布式小電源無法滿足所供系統(tǒng)內(nèi)全部負荷的需求，將影響負荷設(shè)備的正常運行。而故障解列裝置在故障后切除并網(wǎng)小電源，使該站35kV II母通過自切動作獲得電源，同時也使由小電源系統(tǒng)組成的孤島系統(tǒng)負荷得到保證。

分布式小電源并網(wǎng)運行對重要用戶的影響

當電網(wǎng)發(fā)生故障并切除后，容量不足的分布式小電源無法滿足所供系統(tǒng)內(nèi)全部負荷需求，在影響供電可靠性的同時會造成電網(wǎng)事故。容量富裕的小電源有多余容量無法送出，也會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響

審核編輯：湯梓紅

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