解析分布式新能源并网变电站备自投及保护方式

袁凯

摘 要 随着国家的发展，对能源的需求越来越大，要求对新能源进行并网，但是应用传统变电站设备对分布式能源并网后的保护存在一些问题，如会导致分布式能源出现带负荷孤岛运行等。本文根据实例研究，应用现有的线路保护以及备自投联动分布式新能源并网线路的方法，进而使得电网适应新能源的并入，实现电网的稳定运行，希望本文阐述的内容对相关工作者有所帮助。

关键词 分布式能源 并网 孤岛 备自投 保护

一、前言

随着我国经济的发展，对电能的需求与日俱增，进而对电力系统的要求也在不断提高。由于计划经济的原因，我国仍然采用大电网集中供电，但是采用此种模式，一旦发生故障，将会带来巨大的损失，严重影响社会的正常运行，分布式发电技术就很好地解决了这个难题。与此同时，这对分布式新能源并网变电站自投以及保护提出了更高的要求。新能源电厂在并网后会产生多端电源电网，而多端电源电网的产生为调度、保护和备自投等装置带来了困难。以双峰凯迪110KV电厂为例，改造现有的保护装置以及备自投装置，进而保护装置能够准确动作实现保护功能，有效减少短路故障时形成的孤岛，有效提高了新能源并网后的稳定性。

二、传统变电站备自投和保护方法

本文以双峰凯迪110KV电厂为例，变电站接线方式如图1所示。下面对变电站110kV主接线方式进行简要的概述，该变电站高压侧改变了传统的单母线分段连接方式，采用新型的高压隔离开关，这样更能保证电网的安全。图中还有三条线路，两条细实线504、506，分别代表了永印青线和贺印双线，这两条线分别连接在Ⅰ、Ⅱ分段母线上，其中用虚线框起来的部分表示即将要并网的508凯印线。该变电站的504、506两条线的保护装置均采用常规方式。在正常运行时，两条线路的其中一条进行供电，另外一条进行制热备用。

三、传统方式在运行中存在的问题

如图1所示，凯迪新能源电厂并网后，但是在正常运行时，506、504其中只有一条进行输电，另一条起备用的作用，其切换方式依靠备自投装置控制。如果供电电源1或者是供电电源2有一项发生跳闸事故，那么将有可能发生以下状况。

第一，当发生故障时，凯迪厂的发电机会立即启动，这样就会造成母线上的电压无法下降，进而508线路会变成孤岛运行的模式。同时，供电线路上的重合闸和备自投都无法准确动作，进而严重影响供电质量，并且孤岛带负荷运转，无论是对工作人员还是对机器设备都会带来巨大伤害，会严重损坏发电机，甚至还会危及人身安全。

第二，假如发生的故障是短暂性的，仅仅是一瞬间的故障，这样会造成线路PT空开熔断。发生这种情况将会对凯迪厂的发电机造成巨大伤害，甚至会直接使发电机报废。

第三，站内供电线路开关不能动作，这样会导致另一侧的开关不能实现非同期重合站，这样本站就会形成孤岛运行的模式。

四、改進方案

以上情况的主要问题出现在504、506线路保护以及备自投这两个部分，因此需要对这两个部分进行改进。其具体方法如下所示：

第一，当504线路保护退出重合闸时。当504线路出现故障，不能正常运行时，504保护出口应该使504、508的断路器同时跳闸，这样能够有效避免新能源孤岛运行。以此类推，当506线路出现故障，不能正常运行时，506保护出口应该使506、508的断路器同时跳闸，这样能够有效避免新能源孤岛运行。

第二，当备自投装置在跳504断路器的同时也应该跳开508断路器，之后再使506断路器合闸。只有当备自投使得508断路器跳位继电器，才能使输出连接到备自投闭锁开入端子，这时如果检测到508断路器处于合位时，就不能使用506的备自投合位断路器，这样能够有效避开非同期合闸的现象出现。以此类推，当备自投装置在跳506断路器的同时也应该跳开508断路器，之后再使504断路器合闸。只有当备自投使得508断路器跳位继电器，才能使得输出连接到备自投闭锁开入端子，这时如果检测到508断路器处于合位时，就不能使用504的备自投合位断路器，这样能够有效避开非同期合闸的现象出现。

第三，根据实际情况，只能在508电线厂侧出现同期功能。在508侧进行手动合闸时，应该检测线路侧电压的情况，只有当线路侧没有电压的情况下才能挤拧非同期手动合闸。

五、利用原有设备的改进方案

第一，对506和504输电线路加入保护压板装置还有定值，合理规划重合闸的方式，保护系统电源端应用检无压重合闸的方式，退出506、504的重合闸，这样就可以有效杜绝系统电源在重合闸时出现非同期合闸的现象。

第二，当504线路出现故障时，由于差动保护的作用，504会发生跳闸现象，这时就要求在504保护出口处也应该使504、508的断路器动作。当506线路出现故障时，由于差动保护的作用，506会发生跳闸现象，这时就要求在506保护出口处也应该使506、508的断路器动作。采用这种方式能在系统电源发生故障时迅速切除新能源，有效避免孤岛运行以及非同期合闸的现象出现，应用备自投可以快速恢复供电能力，进而保证了稳定地提供电能，实现电网的可靠运行。

第三，在对508线路进行手动合闸回路中传入无压触点，可以有效防止在对508进行手动合闸时出现有电压的情况下进行操作，进而避免出现非同期合闸事故。

具体保护方案的实施：从504、508的保护屏以及备自投保护屏到508的保护屏都增设电缆一根以及保护出口跳闸的出口压板，这样能够有效保护504、506以及备自投装置以及保护出口跳508断路器，为508断路器常闭跳闸装置加入备自投闭锁开入端子，使得508保护装置线路无压常闭开。

六、改造效果

应用模拟方式对改造效果进行检验，504断路器运行，506断路器备用。拉开506断路器，这时备自投装置跳开504、508断路器，然后使506断路器重合闸，检测报告显示，改造后的线路具有很好的效果，完全达到了预期目标。检测报告如表1所示。

七、结语

本文所提出的改进方案，只应用了四根电缆实现了快速解列，该改进方案具有简单明了、可实施性高等优点，能够有效改善分布式电源孤岛带负荷运行的状况，以及有效解决新能源并网后变电站侧非同期合闸的隐患。本文提出的改进方案，为电网的稳定运行提供了新思路。

参考文献

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