分布式小电源并网典型模式

由于分布式小电源具备节省电网建设运行费用、供电可靠性高以及清洁环保等优点，其建设速度不断加快，且装机容量也不断增大。小电源线路一般接入变电站的110kV或35kV高压母线并网运行。相较于高压母线上其他负荷线路，小电源线路向大电网系统输送潮流，需对并网运行小电源系统相关的继电保护装置进行改造或配置故障解列等安全自动装置。当小电源线路本身或小电源线路所接入电压等级系统发生故障时，能及时切除故障点，保障供电质量，减少电网设备的损坏及检修人员的人身威胁。

01分布式小电源并网典型模式

分布式小电源并网运行主要有三种典型模式，分别为：

1. 直接接入系统电网变电站低(中)压侧母线

2. 经系统开关站后并入系统变电站低(中)压侧母线

3. 经35kV、110kV变电站(高压侧环进环出)后并入系统变电站低(中)压侧母线

02小电源并网对电力系统的影响

1. 短路容量的增大及限制措施

地方电厂规划机组的相继并网，必将增大相关变电站的母线短路容量，可能导致部分变电站的一次设备满足不了运行要求。

2. 限制短路容量的措施

根据计算分析结果，各热电厂规划机组接入系统前，必须采取措施限制短路容量或更换一次设备以满足系统短路容量的运行要求。现有以下几种方案可供选择：

方案一：更换开关

方案二：装设限流电抗器

方案三：采用高阻抗变压器

03联络线的保护配置方案

1. 35kV联络线的保护配置

方案1：配置电流保护

由于小电源和系统差异较大，因此联络线配置电流保护受运行方式的变化，有很大的局限性。

方案2：配置距离保护

由于距离保护不受系统方式变化的影响，适应性强，联络线的线末灵敏度能够满足要求。

方案3：配置纵联差动保护

配置纵联差动保护，联络线两侧能同时快速切除线路故障，保证全线速动。需同时配置电流保护或距离保护做后备保护。

2. 灵敏度时不能满足要求时：

①主变保护：在一般35kV变电站，35kV电源侧配置电流速断为主保护，过电流作为后备保护。如主保护在高压侧校验灵敏度不够，最好改为差动保护。

如过电流保护灵敏度不够，最好改为复压闭锁过电流，闭锁电压取进10kV电压相对灵敏。在选择主变保护配置时，应适当超前考虑，以免因运行方式变化出现灵敏度不够现象。

②对线路保护：一般配置两段式或三段式保护。在灵敏度不够及无保护范围或保护范围很小时，可改为电压保护或电压闭锁的电流保护，一般都能满足要求。否则，可改为相间距离保护。由于相间距离保护的保护范围受系统运行方式的影响小，目前已在城市配电网中广泛应用，做相间短路保护。

3. 结论

通过大量计算表明，一般35kV电压等级升压变容量在8000kVA以下，升压变分列运行时，联络线线末灵敏度

不小于1.5，能快速切除联络线故障，联络线配置纵联差动和方向电流后备保护能够满足系统要求。

某复杂配电网中，联络线要经过两级或三级才能并入主网220kV变电站A、B站，灵敏度无法满足配合要求，应配置距离保护做后备，代替方向电流后备保护。此种情况仍需要配置PT断线过流保护。

运行经验表明，效果最佳的配置方案为纵联差动和距离保护。

04通用整定规则

1. 终端线原则

(1)电流保护I段

①按躲本线路末端变压器其它侧故障整定。

(2)电流保护II段(可省略)

①按本线路末端故障有规定灵敏度整定。

②按躲本线路末端变压器其它侧故障整定。

③按与本线路变压器时限速断保护配合整定。

(3)电流保护III段

①按本线路末端故障有规定灵敏度整定。

②按本线路变压器其它侧故障有灵敏度整定。

③按躲最大负荷电流整定。

2. 联络线原则

(1)相间距离保护I段

①按躲本线路末端故障整定

②按躲本线路末端变压器其它小阻抗侧故障整定。

(2)相间距离保护II段

①按本线路末端故障有规定灵敏度整定。

②按与相邻线路的相间距离保护配合整定。

③按与相邻线路的电流电压保护配合整定。

④按与相邻线路纵联保护配合整定。

⑤按相邻无保护线路末端故障有灵敏度整定。

⑥按躲本线路末端变压器其它小阻抗侧故障整定。

(3)相间距离保护III段

①按本线路故障有规定灵敏度整定。

②按躲最小负荷阻抗整定。

③按与相邻线路的相间距离保护配合整定。

④校核定值不应伸出相邻变压器其它小阻抗侧。(定值若躲不过，时间延长到设置时间;若躲得过，按整定极差取)

⑤按相邻无保护线路末端故障有灵敏度整定。

⑥按相邻变压器末端故障有灵敏度整定。

05自动装置的配置

1. 主网220kV线路重合闸

在运行中我们发现，主网220kV终端变电站的220kV线路故障跳闸后，出现两种运行情況：

(1)负荷平衡的情况：

(2)负荷不平衡的情况：

导致主网220kV终端变电站损失负荷。为此，提出解决方案：

方案1：220kV线路故障时，不跳终端变侧断路器，保护动作跳35kV联络线，保证将小电源可靠切除，待系统电源侧重合成功后，再将35kV联络线恢复送电。

方案2：220kV线路保护的重合闸，增加检母线无电压方式，采用检查母线无电压三相故障鉴别重合闸，即单相故障三相跳闸重合三相、相间故障三相跳闸不重合。

2. 联络线低频低压解列装置

保证小电源与系统解列后，不因频率或电压崩溃造成全停，需要安装低频低压解列装置。

当220kV联络变电站的中压母线因故失压，或者与联络线配合的上一级35kV线路发生故障，系统侧线路保护动作跳闸后，小电源系统独立运行，带部分35kV变电站负荷。如果能够达到负荷平衡，则短时独立运行，如果频率下降，则联络线低频低压解列跳闸，以确保小电源可靠解列。解列点应设置在功率平衡点上。

3. 联络线重合闸

在实际运行中，联络线主系统电源侧采用解列重合闸，即联络线主系统电源侧投入检无压重合闸，小电源侧停用重合闸。当联络线故障两侧跳闸后，主系统电源侧检无压重合，重合于无故障线路后，再将小电源并入主系统。

联络线跳闸后，有压检同期重合很难成功，原因是它对频差要求很严。例如：通常整定故障点熄弧时问最长为0.9s，同期检查继电器按最大允许角40°整定，再加上继电器返回系数0.8的返回角32°，在0.9s时间内，两侧相位角不能超出72°范围。这相当于滑差周期4.5s，允许频差0.22Hz/s。通常联络线路跳闸后，很难满足这样的频差限定，故重合成功的机会很少。其次，即使满足频差要求，设在临界角40°左右发合闸脉冲，加上断路器动作延时，合闸瞬间相角也将近60°，这时两侧电网的冲击也是比较大的。

4. 联络线配置方案

配置纵联差动三段式距离保护(或选配三段式方向电流保护)、同期无压鉴定重合闸。

以纵联差动保护为主保护，三段式距离保护(或三段式方向电流保护)为后备保护。

5. 联络线三相一次重合闸应考虑的两个问题

(1)时间的配合：考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。

(2)同期问题：重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。

06分布式小电源并网继电保护改造要求

小电源线路一般按联络线配置保护装置，线路两侧配置主备合一光纤电流差动保护，并配置功能齐全的后备保护。线路小电源侧一般不配置重合闸，若系统侧有线路电压互感器，可配置检无压重合闸，反之则不配置重合闸。由于多数变电站建成投产时未考虑到后期小电源线路的接入，其继电保护装置均以纯负荷线路为对象进行设计，不满足小电源线路接入系统后对继电保护动作的相关要求，因此需对相关继电保护装置进行改造。

(1)小电源线所接入电压等级的母差保护应增加联跳小电源线路跳闸出口回路。

当母差保护范围内发生故障时，及时切除小电源线路。反之，小电源线路持续向故障点提供电流，直至主变压器后备保护切除故障，延长故障切除时间。

(2)小电源线所接入电压等级的自切保护应增加联跳小电源线路跳闸出口回路。

若主变压器上级电源失电，由于小电源线的存在，小电源所在的低(中)压自切系统不满足低电压条件，自切保护将无法启动。小电源线带所在母线上其他负荷线路形成电力孤岛运行方式，将对重要用户可靠供电造成影响。

(3)小电源线对应主变压器保护加装复合电压方向过电流

当220kV变电站高压侧发生故障，中(低)压侧小电源提供的短路电流大于主变压器中(低)侧、高压侧一次设备额定电流时，对配置220kV母差保护的变电站应投用220kV母差保护失灵联跳，启动主变压器保护联跳主变压器各侧断路器的保护功能。

若无220kV母差保护或220kV母差保护无失灵联跳，启动主变压器保护联跳各侧断路器的功能，且当其他保护无法切除故障时，需在主变压器中(低)压侧配置复压闭锁方向过电流保护，复压元件由各侧电压经“或门”构成，方向朝主变压器高压侧，保护动作跳本主变压器中(低)压侧断路器。

07范例：分布式小电源并网安全自动装置配置原则

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。为解决小电源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、过频解列、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，分布式小电源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 II段母线、35kV V段母线分别接入一回小电源线路。小电源双线相关回路分别接入35kV母差及自切保护，同时分别为该站35kV II母及35 kV V母各配置了一套故障解列装置，并网小电源系统接线方式如下图所示。

当8005线路作为终端电源线送能源站的负荷时，故障解列装置停用，母线发生故障时跳主变压器35 kV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35 kV侧开关并闭合分段开关。

当8005线路作为小电源线由能源站倒送至变电站2的35kV II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。

1. 保障系统重合闸的可靠性

4001线路作为送该站的终端线路，仅在变电站1配置线路保护，且4001线路开关装有重合闸。当4001线路线路发生单相瞬时性接地故障时，线路保护动作跳4001线路电源侧开关。由于35kV侧小电源的存在，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1.732倍，中性点电压为相电压，若此电压高于电源侧4001线路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4001线路线路跳开后，该站35 kV II母负荷均由小电源供给，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8005线路开关切除小电源，可在线路瞬时故障下使电源侧4001线路开关跳开后通过判无压顺利重合，即使线路重合不成功，35 kV母线也可以通过自切动作来保证35 kV系统负荷的供电正常。

分布式小电源并网运行对线路重合闸的影响

对于中性点不接地系统中送终端变电站的线路，仅在线路大电源侧有线路保护并配置重合闸，且线路电压互感器安装于A相。当该线路发生瞬时单相(B相或C相)接地故障时，线路保护动作跳电源侧开关，由于小电源的存在使终端变电站中性点电压发生偏移，A相和C相(或B相)电压升高至相电压的1.732倍，使终端线路A相电压升高，如果此电压高于电源侧开关重合闸判无压定值，则此开关重合闸失败。当终端线路发生BC相间故障时，在跳开电源侧开关后，小电源也会在终端线路A相上产生较高的残压，此残压往往高于电源侧开关重合闸判无压定值，从而导致重合闸失败。

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4001发生单相接地故障时，电源侧线路保护动作跳4001线路开关。由于小电源并未与系统解列，此时主变低压侧非故障相电压升高至1.732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，将会自动切除并网小电源，保证变压器中性点不受高电压冲击而损坏。

分布式小电源并网运行对变压器的影响

对于并有小电源的终端变电站，其主变压器中性点不接地运行。当终端线路发生故障时，电源侧线路保护动作跳开开关，由于小电源并未解列，在终端变电站形成中性点不接地系统单相接地故障，非故障相电压升高至1.732倍，中性点电压升高为相电压，将会影响中性点的绝缘水平和寿命。

对于主变压器中性点接地运行的系统，当线路发生故障时，由于小电源的存在，使系统有短路电流且主变压器中性点有零序电流，主变压器复压闭锁过电流或零序电流保护可能动作而切除变压器。装有零序电压和中性点间隙零序电流保护的变压器也会因保护动作而被切除。

3. 对重要用户可靠供电

当4001线路线发生故障使该站主变压器与大电网隔离后，35kV II段母线的负荷全部由并网小电源提供，一旦容量有限的分布式小电源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小电源，使该站35kV II母通过自切动作获得电源，同时也使由小电源系统组成的孤岛系统负荷得到保证。

分布式小电源并网运行对重要用户的影响

当电网发生故障并切除后，容量不足的分布式小电源无法满足所供系统内全部负荷需求，在影响供电可靠性的同时会造成电网事故。容量富裕的小电源有多余容量无法送出，也会对系统的稳定性造成影响

审核编辑：汤梓红