分布式电源并网后的继电保护开关配置原则

秦银平 谢宜宏

【摘  要】阐述接入分布式电源后电网继电保护变化特征，提出含分布式电源电力系统继电保护开关配置原则，结合实例论述配置方案与实际效果。

【关键词】分布式电源;继电保护;开关配置

1问题的提出

随着分布式电源的引入，电网从传统的单电源放射状链式结构逐渐变为含小型分布式电源的有源网络，电网继电保护定值和机理也随之发生变化。分布式电源并网对电网继电保护的影响主要有三方面。第一，影响电流保护;分布式电源既助长故障电流，又能使其分流，这将改变流经继电保护装置的故障电流大小，从而影响继电保护装置的保护范围、灵敏程度及配合度。第二，影响自动重合闸;若分布式电源未解列，继电保护出现故障导致跳闸就会形成电力孤岛，虽然电力孤岛能够使功率和电压在额定值内运行，但仍然会影响自动重合闸。第三，影响变电站备自投装置的响应;一般双电源供电系统中，若主供线路跳闸，母线因孤岛效应依然带有电压，备自投装置无法达到检验母线无压的条件，因此备用线路不会被投入运行，这会使地区负荷在较长一段时间内失电，并对非同期合闸造成影响。

2分布式电源并网后的继电保护开关配置原则

2.1线路保护原则

当以380/220V电压等级将分布式电源接入公共电网时，位于公共连接点和并网点间的断路器能够做到短路速断、失压跳闸，低压闭锁和延时保护。若接入的系统保护是35/1OkV的电压等级，那么应该使用专线将分布式电源接入用户变电站，使用“T”接方式接入用户配电网。

2.2母线保护原则

将母线系统接入分布式电源时，可根据分布式电源本身是否自带母线决定有无必要设专用的母线保护及相应开关。校验系统侧变电站和开关站侧的母线保护之后，如果二者不符合要求，那么应配置保护装置，确保能够迅速切除母线故障。

2.3防孤岛保护原则

为了避免非同期合闸，应该在接入35/1OkV系统分布式电源上增加防孤岛保护装备，使切除分布式电源的时间与线路保护、备自投等动作做到相互配合。

2.4同期装置保护原则

对分布式电源接入进行设计时，同期装置的配置应满足分布式电源的各项要求。明确是否需要配备同期装置：若分布式电源经同步电机直接接入配电网时，应在恰当位置设置同期装置;若接入配电网的分布式电源属于变流器类型，则不用设置同期装置。

2.5安全自动装置保护原则

在35/1OkV电压等级系统上接入分布式电源时，被接至配电网的分布式电源，其安全自动装置要在频率电压出现异常时实现紧急控制，并跳开并网点的断路器。若在380/220V电压等级下分布式电源，则不需要配置独立的安全自动装置。

3分布式电源的继电保护开关配置实例分析

3.1配置方案

对已投运的继电保护装置进行改造，需主变压器、母线等一次设备停电配合完成。为解决分布式并网运行带来的影响，采用安装故障解列装置的方法。故障解列装置一般具备低压解列、低频解列、過频解列、零序过电压解列和TV断线闭锁等基本功能。在现有的工程实践中，分布式故障解列装置提供了较为成熟的解决方案。

为配合某分布式能源站建设，某220kV变电站35kV二段母线、35kV五段母线分别接入一回分布式线路。分布式双线相关回路分别接入35kV母线及自切保护，同时分别为该站35kV二母及35kV五母各配置了一套故障解列装置，并网分布式系统接线方式如图1所示。

当XX8165作为终端电源线送C站的负荷时，故障解列装置停用，母线发生故障时跳主变压器35kV侧开关及电源联络线，母线电压低于定值时自切动作跳主变压器35kV侧开关并闭合分段开关。

当XX8165作为分布式线由C站倒送至某变电站35kV二段母线时，投入故障解列装置。现以投入低压解列功能来说明系统发生故障时故障解列装置对系统的保护作用。

3.2应用效果

（1）保障系统重合闸的可靠性

XX4254作为送该站的终端线路，仅在新通站配置线路保护，且XX4254开关装有重合闸。当XX4254线路发生单相瞬时性接地故障时，线路保护动作跳XX4254电源侧开关。由于35kV侧分布式的存在，使该站不接地系统中性点发生偏移，非故障相电压为相电压的数倍，中性点电压为相电压，若此电压高于电源侧XX4254开关重合闸检无压的定值，将导致重合闸失败，影响系统稳定。此外，由于XX4254线路跳开后该站35kV二母负荷均由分布式供给，一旦容量不足，将影响对负荷的供电质量。此时若通过故障解列装置低压解列跳XX8165开关切除分布式，可在线路瞬时故障下使电源侧XX4254开关跳开后通过判断无压顺利重合，即使线路重合不成功，35kV母线也可以通过自切动作来保证35kV系统负荷的供电正常。

（2）保证运行变压器的绝缘水平

对于该站不接地运行系统，当终端线路XX4254线发生单相接地故障时，电源侧线路保护动作跳XX4254开关。由于分布式并未与系统解列，此时非故障相电压升高至数倍，中性点电压升高为相电压，若长期运行将会影响变压器中性点的绝缘水平和寿命。加装故障解列装置后，将会自动切除并网分布式，保证变压器中性点不受高电压冲击而损坏。

（3）对重要用户可靠供电

当XX4254线发生故障使该站1#主变压器与大电网隔离后，35kV二段母线的负荷全部由并网分布式提供，一旦容量有限的分布式无法满足所供系统内全部负荷的需求，将影响负荷设备的正常运行。而故障解列装置在故障后切除并网分布式，使该站35kV二母通过自切动作获得电源，同时也使由分布式系统组成的孤岛系统负荷得到保证。

结语

综上所述，分布式电源作为当今国际上电力系统的前沿研究领域，研究适应分布式电源接入后电网的继电保护系统，分析保护开关配置原则与相应方案，不仅保证并网系统的安全稳定运行，而且对发挥可持续发展电力能源分布式发电的联网效益都有着深远意义。

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（作者单位：国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司）