浅谈分布式发电对配电网的若干影响

董飞飞 刘晓飞

摘要本文对分布式发电的概念和优势进行了简要介绍,并主要分析分布式发电对配电网电流保护以及自动重合闸三方面的影响,同时也介绍了分布式发电对配电网在其他方面的影响。

关键词分布式发电配电网电流保护自动重合闸

中图分类号:TM72文献标识码:A

传统的以“大机组,大电网,高电压”为主要特征的集中式单一供电系统,运行技术复杂,管理水平要求高,安全稳定性不足,不能满足当前对环保的要求和限制。而分布式发电(Distributed Generation,简称DG),因其在能源利用效率和环境保护等方面具有传统发电技术无法比拟的优势而备受关注。①

1分布式发电

分布式发电是指功率在几十千瓦到几十兆瓦范围内直接配置在配电网或负荷附近的清洁环保、经济高效可靠的发电方式。DG可以包含任何安装在用户附近的发电设施而不论这种发电形式的规模大小和一次能源的类型。②

分布式发电与传统的发电方式相比具有以下优势:可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源并提高能源的利用效率;减轻环境污染;解决偏远地区的供电问题;解决大城市供电不足的问题;弥补大电网在安全稳定性方面的不足;调度灵活,应急性好。

2 分布式发电对配电网的影响

2.1 分布式发电对配电网电流保护的影响

接入分布式发电后,配电网中有故障发生时,在分布式电源的助增或者分流作用下,流过故障保护装置的电流有可能增大也有可能减小。③这种现象的出现会改变保护的保护范围和灵敏度,同时也会对各个保护装置的相互配合产生很大的影响。

分布式发电对配电网电流保护(以两段式为例)的影响主要表现在以几个方面:(1)引起线路误动作。若故障发生在同一母线的相邻线路上,在分布式电源的作用下,可能使某一保护检测到的故障电流值超过其速断保护整定值,而引起保护误动作,致使分布式电源所在线路无故障跳闸。(2)本馈线部分保护灵敏度降低甚至拒动,而部分保护灵敏度增加;使一些保护范围增大,而另一些保护的范围减小。(3)DG越靠近母线,保护能检测到的故障电流值就也大,误动作的可能性也越大。此外,当DG容量足够大时,可导致保护失去选择性。

2.2 分布式发电对配电网自动重合闸的影响

传统的配电网为单侧电源的辐射式结构,自动重合闸在快速恢复对瞬时性故障线路的供电时,并不会对配电系统产生任何冲击和破坏。但是当DG接入后,若线路因故障跳闸,使得故障部分不再与系统相连,造成分布式电源形成的电力孤岛保持一定的功率和电压在额定值附近运行。由此可能给自动重合闸带来两种潜在的威胁。④

(1)非周期重合闸。系统侧电源的断开导致电力孤岛很难与电网保持完全同步,在自动重合闸动作之前,两者之间出现范围在0~360之间的相角差。随着相角差的变化,非周期重合闸会产生很大的冲击电流。在此电流作用下,馈线保护可能会发生误动作,使重合闸迅速恢复瞬时故障能力丧失,甚至会对整个配电网的DG设备带来不可估量的冲击。

(2)故障点电弧重燃。在失去系统侧电压后,故障点可能没有消除,而是由DG继续供电。此时若进行重合闸,可能引起故障点电弧重燃,导致绝缘击穿,进一步扩大事故,将瞬时性故障扩大为永久性故障。

2.3 分布式发电对配电网其他方面的影响

分布式发电接入配电网后,配电系统控制和管理变得更加复杂,除了以上三方面的影响外,还包括以下影响:(1)分布式发电接入配电网以后,引入的各种扰动会影响系统电能质量,如出现谐波等。(2)分布式发电接入配电网中的负荷近旁,会导致整个配电网负荷分布改变,使系统的潮流具有随机性,造成传统的潮流算法不再适用。(3)分布式发电使正在兴起的配电网自动化和需求管理等方面的内容需要重新考虑并做出相应的修改与补充。(4)若分布式发电与电网并联运行,可能降低系统的可靠性;若分布式发电仅作为备用电源,则可以提高系统供电可靠性。

分布式发电对配电网产生的影响除了上述几点外,还存在其他方面有待于进一步研究。

3 结论

分布式发电作为一种投资省、发电方式灵活、与环境兼容的高效发电方式,在未来的应用会越来越广泛。然而,大量分布式发电接入配电网必将改变配电网的结构并对配电网电流保护、电压暂降、自动重合闸等带来多方面的影响。为提高供电系统的电能稳定性和供电可靠性,必须对含分布式电源的电力系统进行统一调度和合理协调。