浅谈分布式发电系统对配电网继电保护的影响

赵璇

[摘  要]分布式发电作为一种分散的发电方式，其对短路电流、电能质量、继电保护装置配置以及电网可靠性等方面都造成了较大的影响。本文分析了分布式发电对馈线的两段式保护和自动重合闸以及分支线的熔断器保护产生的各种可能影响，对分布式发电的广泛推广具有一定的意义。

[关键词]分布式发电  电力系统  继电保护

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0081-01

分布式发电是目前电力系统运转中一个关键的技术，它对确保电力系统的连续运转起着决定性的作用。分布式发电在减少环境污染、降低终端用户的费用等方面具有明显的优势，同时又具有灵活性、高效性和能源来源多样化等优点，因此，随着分布式发电技术的深入研究和设备成本的逐渐降低。其在电力系统中的应用逐渐增加。

一、分布式发电对主馈线保护的影响

1.1 对两段式电流保护的影晌

在配电网中接入分布式发电，当故障发生时，配电网中的故障电流的大小和分布明显与不接分布式电源时不同，这将影响配电网原有继电保护装置的正常运行。含分布式电源的配电网在故障发生时，由于分布式电源对电流的助增或者分流作用，流过保护装置的故障电流可能增大也可能减小。它将改变保护的保护范围和灵敏度，给各个保护装置的相互配合带来问题。

假设分布式发电接入的是l0kV配电网络，并且将10kV变电站以上的电网等值为一个电压源，根据此假设条件来分析分布式发电对配电网继电保护的影响。分布式发电引入10kV配电网，将使配电网从传统的单侧电源网络变成双侧电源甚至是多侧电源网络，从而改变故障电流的大小、持续时间及其电流方向

1.2 对自动重合闸的影响

分布式发电接入配电网前，配电网为单侧电源的放射式结构，自动重合闸在迅速恢复对瞬时性故障线路的供电时。不会对配电网产生任何冲击和破坏。而DG接入后，如果线路因故障跳闸，故障部分不再与系统电源相连，由分布式电源和负荷所形成的电力孤岛保持功率和电压在额定值附近运行。然而，看似正常运行的电力孤岛却给自动重合闸产生了两方面潜在的威胁。

1）？非同期合闸。在系统侧电源断开至自动重合闸动作这段时间内，DG有可能加速或者减速运转，电力孤岛很难与系统侧电源保持完全同步，两者之间出现一个相角差。当相角差达到一定的大小时，非同期重合闸会引起很大的冲击电流或电压，图1为某次非同期重合闸产生的冲击电流的波形。在冲击电流的作用下，馈线保护可能误动作，使自动重合闸失去迅速恢复瞬时故障的能力。同时，冲击电流也可能对配电网和DG设备带来致命的冲击。

2）故障点电弧重燃。在失去系统侧电压后，DG可能继续对故障点供电，进行重合闸时，DG所提供的电流阻碍了故障点电弧的熄灭，引起故障点电弧重燃，导致绝缘击穿，此时瞬时性故障将进一步扩大为永久性故障。

因此，DG的接入对自动重合闸的正常工作产生了很大的影响。DG侧应该安装低周、低压解列装置，同时为了避免非同期重合闸给配电网和DG设备带来的冲击，系统侧重合闸继电器需检线路无压，DG侧检同期。

二、分布式发电对分支线路保护的影响

2.1 熔断器保护的原理

如图2所示的局部配电网结构图（不包括DG），采用熔断器保护是我国配电网经常采用的保护形式。熔断器能够在分支线出现不被允许的大电流时，由电流通过熔体产生的热量将熔体或者熔丝熔断，从而实现对故障线路的切除。DG接入前，当K1点故障时，应由熔断器F4动作切除故障，F5不应动作。F5～F4之间的时间一电流曲线如图3所示，其中MM（MjnimumMe1ting）代表熔断器的最小熔解曲线，Tc（T0talclearing）代表熔断器的完全熔解曲线。由图3可知，F5的MM和Tc曲线均在F4之上，当F5和F4感受到同样的故障电流时，F4熔断所需的时间小于F5，总是先于F5熔断，这就实现了熔断器保护的选择性。同样道理，F3—F2之间、F2—F1之间的配合与F5～F4相似。

2.2 DG对熔断器保护的影响

若在分支线引入DG，则熔断器保护将受到影响。如图2所示，在CD段接入DG，当k1点发生故障时，DG的接入对熔断器保护构成了两方面的威胁。一方面，DG和系统侧电源都向故障点k1提供故障电流，当这个电流值过大时，由图3可看到上级F5和下级F4可能会同时损坏或者熔断，但是按照保护的选择性原则只要求F4熔断，F5不受影响，显然，DG的引入破坏了熔断器保护的配合关系。另一方面，DG通过F2和F3向故障点k1提供反向故障电流，由于熔断器没有判别方向的能力，当DG容量足够大时，这个反向的故障电流可能会很大，导致F2或F3损坏或熔断。按照保护设置的原则，这也是不允许的。

三、结语

分布式发电作为一种新的发电方式，在未来的电力系统中一定会得到广泛应用，而且，大量分布式电源接入配电网必将深刻影响配电网的结构以及配电网的短路电流的大小、流向及分布，对配电网的继电保护带来多方面的影响。为了提高配电网供电的可靠性和供电质量，分析分布式发电对配电网继电保护及其动作行为造成的影响，对分布式发电的推广和应用具有一定的意义。

参考文献：

[1]梁有伟，胡志坚，陈允平.分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J].电网技术，2010（12）.

[2]庞建业，夏晓宾，房牧.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].继电器，2007，（11）.