分布式光伏发电对配电网保护的影响

分布式光伏发电对配电网保护的影响

作者：鄢琳

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第09期

【摘要】介绍了分布式光伏发电典型接线，探讨了对配电网的影响以及应对策略。 【关键词】分布式 光伏 发电 配电网 影响

一、分布式光伏电站（DG）的并网电压等级选择及接入方式 1、分布式光伏电站的并网电压等级选择

分布式光伏发电是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10kV及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6MW的光伏发电项目。分布式电源并网电压等级可根据装机容量进行初步选择，参考标准如下： 8kW及以下可接入220V；8～400kW可接入380V；400～6000kW 可接入10kV。最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证来确定。若高、低2级电压均具备接入条件，可优先采用低电压等级接入。 2、分布式光伏电站接入方式

（1）专线接入。专线接入是指分布式电源接入点处设置分布式电源专用的开关设备（间隔），如分布式电源直接接入变电站、开闭站、配电室母线或环网柜等方式。

（2）T接方式。T接方式是指分布式电源接入点处未设置专用的开关设备（间隔）（如分布式电源直接接入架空或电缆线路方式）。 二、分布式光伏电源接入配电网的相关问题

大规模光伏发电系统的接入，不可避免地会对传统电网的规划设计、调度运行等多方面产生影响。研究和掌握这些影响，为下一步电网根据自身安全稳定运行需要，提出并制定PV并网的相关技术要求，是一项非常有意义的工作。 1、对电压的影响

集中供电的配电网一般呈辐射状。稳态运行状态下，电压沿馈线潮流方向逐渐降低。接入光伏电源后，由于馈线上的传输功率减少，使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高，可能导致一些负荷节点的电压偏移超标，其超标量与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。通常情况下，可通过在中低压配电网络中设置有载调压变压器和电压调节器等调压设备，将负荷节点的电压偏移控制在符合规定的范围内。另外，合理设置光伏电源的运行方式也很重要。在正午时分，光伏电源出力通常较大，若线路轻载，光伏电源将明显抬高接入点的电压。

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2、光伏并网系统对电流保护的影响

光伏系统接入对短路点的短路电流增益很明显，并且随着光伏系统距故障点的接近而增大。如果光伏系统接入位置距离故障点足够近光伏系统容量达到一定值时，很可能引起误动；故障点在保护和光伏系统的中间时，短路点的短路电流增幅明显，流过保护的电流主要由根节点提供，与不接光伏系统时相差不大；而故障点在光伏系统的下游时，流过保护的短路电流反而比未接光伏系统时小，此时会降低保护的灵敏度。光伏系统产生逆向短路电流即光伏系统在保护的下游，而短路点在保护的上游，光伏系统会对故障点和光伏系统之间的保护产生影响，当光伏系统容量足够大时会向短路点提供很大的短路电流而使保护误动作跳闸。3、孤岛效应 分布式光伏电源通过并网逆变器并网，必须具备防孤岛效应保护。孤岛效应对电网有很多危害，首先就是对电网检修人员的人身安全的威胁；其次是没有了大电网的支持，供电质量受到影响，容易损坏用电设备；再次电网恢复供电之后因为相位不同步引起强大的电流冲击。鉴于孤岛效应的危害，现代并网系统基本上都有完善的反孤岛检测，只要在2s之内能够解列，就能够消除对电网的影响。近年来，大量研究结论表明：即使将来有大量分布式电源接入到配电网中，只要措施得当，发生非正常孤岛的风险可控制在合理的范围内，并不会使系统发生非正常孤岛风险的可能性有实质性增加。因而发生非正常孤岛不会成为妨碍光伏电源等分布式电源接入的一个技术壁垒。 4、注入电流谐波

逆变器使用了大量的电力电子元件，在逆变器将直流转换为交流的过程中，不可避免地会产生谐波。所以并网逆变器的质量与性能对并网交流电的电能质量有着至关重要的影响，应谨慎选择。光伏并网电站谐波电压和电流的允许水平主要取决于配电系统的特性、供电类型、所连接的负载/设备类型，以及电网的现行规定。按照《光伏发电站接入电力系统技术规定》光伏发电站并网运行时，向公共连接点注入的谐波电流应满足GB/T14549-1993的要求。各次谐波应在表1所列的百分比内。此范围内的偶次谐波应小于低的奇次谐波限值的25%。建议供电公司在工程投产后测试相关电网的谐波，以保证电压质量。 5、对配电网的负荷特性、规划和调度自动化的影响

分布式光伏电源的发电功率随日照强度变化，晴天时大致呈单峰曲线形状，功率峰值一般在10时到14时之间，光伏电源接入会改变配网的负荷曲线特征及最大负荷点。以某含光伏发电的小区为例，在10：00到14：00时间段，园区从配电网吸收的功率（等效负荷）明显变小，全天最高负荷点出现在10时前（光伏电源未接入时出现在12时之后）。这不仅改变了配电网的配电规划，同时，由于光伏电源的接入，改变了配电网的潮流。 三、光伏电站接入系统运行的几点策略

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针对分布式光伏电站并网发电对10 kV 配电网的继电保护装置的影响，作者提出了以下几点对策。

1、110 kV 主变压器中性点间隙联切光伏电站并网线路

目前，大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器。为防止故障过程中所产生的过电压而破坏变压器的绝缘，应配置中性点直接接地的零序电流保护和中性点不接地的间隙保护。当变电站的110 kV 母线、线路发生接地短路时，若故障元件的保护拒动，经间隙接地的变压器中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，第1 时限切除电源线路，第2 时限切除主变压器，以保证变压器的绝缘不受破坏。 2、采用局部式光纤差动保护

鉴于普通微机保护受分布式光伏电站并网影响较大，在条件允许的情况下，建议采用局部式光纤差动保护，这样，既不用考虑光伏发电受阳光因素的，也不用考虑助增电流导致保护灵敏度降低等一系列问题，可以保证配电网的继电保护稳定运行。 3、加装安全自动装置

由于受光伏电站并网附近的电网架构影响，光伏电站的并网方式不尽相同，各有特点，应根据其特点加装相应的安全自动装置。加装原则是： 在紧急情况下，应将光伏电站从系统中切除，保留原有系统，为保证电力系统安全稳定运行，构建二次系统完备防御的3 道防线。 结论

分布式光伏发电并入10 kV 配电网的保护配置策略就是要解决光伏电站接入对传统配电系统保护带来的影响，还要满足并网后紧急情况下配电网对保护的新要求。主要保护策略是： 配电网故障主动将分布式光伏电站退出，使传统的配电网保护不受任何影响；采用局部光纤差动保护，消除光伏发电系统特性对配电网保护的影响；DG 的容量与接入位置，尽量做到配电网不调整；采用故障电流措施，故障时将DG 的影响降至最低，配电网不做调整。

【参考文献】

[1]丁明.分布式发电技术[J].电力自动化设备，2011（7）.