分布式电源接入对低压母线保护配置要求研究

分布式电源接入对低压母线保护配置要求研究

蒋大伟刘烨姜伟

国网齐齐哈尔供电公司黑龙江省齐齐哈尔市161000

摘要：根据国家能源发展规划，“十三五”期间将继续以加快转变能源发展为主线，分布式发电将成为未来发展的重点，分布式电源接入对并网系统变电站或升压站侧继电保护配置提出更多要求。本文针对分布式电源接入对并网点，特别是对于负荷终端站或升压站低压母线保护的影响，重点论述因分布式电源接入引起的多电源情况下配置母线保护对电流互感器配置要求，以及电流互感器因变比原因造成的影响，分析结论对分布式电源接入设计以及工程实践具有一定的指导意义。

关键词：分布式发电；系统变电站；继电保护；母线保护；电流互感器

1．引言

能源是国民经济发展的基础，我国能源生产量和消费量均已居世界前列，但在能源供给和利用上一直存在着很多突出问题，能源结构极不合理、能源利用效能不高，可再生能源开发利用比重逐步提高，但仍占总能源比重偏低，能源安全利用水平和合理优化配置仍有待加强。

随着能源紧缺问题日益严重，充分利用可再生资源中较为重要的太阳能和风能资源尤其重要。根据国家能源发展规划，“十三五”期间将继续以加快转变能源发展方式为主线，加大力度推动能源新技术的研发和应用，解决能源和资源有限约束社会发展问题，提高能源资源开发、转化和利用效率，充分利用可再生能源，推动能源生产和利用的变革。因此，利用可再生资源发电将是近几年研究的重点领域，如何解决和缓解分布式电源接入对系统安全稳定影响，合理选择设备和优化继电保护配置研究是十分必要的。

2．分布式电源接入对继电保护配置要求

分布式电源接入的继电保护及安全自动装置配置应满足继电保护可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，其技术条件应符合国家、行业和企业相关规程和规范。

分布式发电采用以专用输电线路接入系统站，输电线路一般配置全线速动的纵联距离保护或光纤差动保护作为主保护，后备保护采用零序过流保护后，具备重合闸、小电流接地选线、低频低压减载、PT断线等功能。保护采用专用光纤通道，光缆采用4芯单模光缆。分布式电源采用T接线接入系统时，一般情况下配置方向过流保护，采用三段式过流整定，保证系统供电可靠性。

分布式电源接入系统变电站或升压站，将造成系统站侧母线成为多电源系统，改变整个电网的潮流分布，这就要对系统站侧母线保护进行校验，如不能满足保护区间及可靠性，应对变电站侧母线配置保护装置，快速切除母线故障。

分布式电源接入系统，对防孤岛问题提出了更高的要求，要求发电和逆变器必须具备快速检测孤岛且检测到孤岛后有效断开与电网连接的能力。

3.变电站或升压站母线保护配置原则

对发电厂和变电所的35kV～110kV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护：110kV双母线或单母线、重要发电厂或110kV以上重要变电所的35kV～66kV母线，需要快速切除母线上的故障时；35kV～66kV电力网中，主要变电所的35kV～66kV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电。

对发电厂和主要变电所的3kV～10kV分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。在下列情况下，应装设专用母线保护：须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时。

在实际系统中运行的变电站母线微机保护装置“差电流”与“和电流”不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过装置模数变换电流采样数值计算求得，即通过采集母线各支路的电流互感器的电流值，由母线保护装置计算所得。因此，电流互感器能否正确提供电流信息，成为母线保护正确动作的一个关键因素。

针对母线元件保护的重要性，以及出现问题可能存在影响系统安全稳定运行情况，继电保护规程规范以及设备厂家对专用微机型母线保护装置作出了具体要求，特别对电流互感器的要求提出了严格要求，在电流互感器的变比以及铁磁特性上做了相关规定。

4.分布式电源接入低压系统母线保护配置存在问题

分布式电源多容量较小，分布式电源一般经35kV或10kV专用线路接入系统变电站，将造成变电站特别是终端负荷站低压侧多电源的问题，如经校验后备保护切除时间不能满足设备动稳定要求时，要装设专用母线保护，满足故障快速切除要求。

配置专用母线保护装置，将对原有变电站内电流互感器提出改造要求。母线保护装置要求电流互感器提供专用绕组，虽然母线保护装置应满足不同变比的接入，但现主流厂家装置仍存在对不同支路电流互感器变比不大于4倍的要求。这对于负荷站，特别主接线中存在接地变以及电容器支路时，按电气计算选择各支路互感器参数，导致主变低压侧电流互感器变比与最小负荷支路变比差值远超过装置要求的范围，将造成保护装置差流测试困难，折算精度不够的问题。如将所有支路电流互感器中母线保护卷更换为相同变比，按照所有支路中最大电流选择母线保护卷变比，将导致互感器厂家因设备各卷变比差距偏大，导致制造困难，不满足通用设备要求。

5.低压母线保护配置引起互感器变比问题解决方案

针对分布式电源经专用线路接入系统变电站低压侧，配置专用母线保护装置导致的所有低压支路更换电流互感器问题，造成投资过大，施工量增多，建议在分布式电源丰富地区，新建变电站考虑低压侧各间隔配置电流互感器时，预留出母线保护卷，准确级按保护要求配置。或者不配置专用母线保护装置，经电气计算，对母线动热稳定进行校验，由母线有源连接元件的后备保护切除故障，适当可提高低压母线的计算等级高一档，经经济对比后，选择优化方案。

针对低压母线上各支路的电流互感器母线卷选择相同变比时，造成的变比过大，母线保护卷与其他保护卷间变比差距较大问题，可以考虑采用优化容量的问题，解决厂家制造困难的问题。母线保护采用电流互感器专用卷，不外接任何仪表和装置，经计算优化容量，采用各绕组卷选择不同制造容量，一能降低制造成本，同时也解决了因容量限制不能满足变比要求的问题。

6.结论

本文阐述了不同电压等级下变电站母线保护配置原则，并针对分布式电源接入电网对系统变电站侧低压母线保护配置情况进行了研究，特别是对因分布式电源接入导致低压增设专用母线保护带来的电流互感器变比差距过大，无法满足保护装置要求或导致电流互感器厂家满足变比与容量要求，提出了相应的解决办法，为分布式电源丰富地区消纳电能提供更多合理接入点提供了参考依据。

参考文献

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[5]分布式电源接入系统典型设计汇集站与升压站部分，北京：中国电力出版社，2014．

[6]分布式电源接入系统典型设计接入系统分册，北京：中国电力出版社，2014．