并网小电源对系统保护的影响

并网小电源对系统保护的影响
摘要：本文重点分析了35KV 侧并网小电源对系统不接地变压器保护、110KV 故障解列保护的影响及要求，以及在接有小电源的35KV 侧母线的出线发生相间故障时，并网小电源对故障点处的电流以及该侧母线电压的影响。

由此提出了不接地变压器的间隙零流、间隙零压保护和110KV 故障解列保护整定配合的改进措施，理清了接有并网小电源系统的35KV 母线的出线保护定值计算和故障分析的思路。

关键词：主供电源；并网小电源；故障解列； 间隙零流；间隙零压。

1 引言
随着社会经济的发展，许多大型厂矿企业拥有自备电源，这些电源发电除自用外，有时通过35KV 馈线向电网倒送电能。

随着这类电源容量和数量的增加，在实际运行中对保护的影响也不容忽视。

因此，本文重点分析了35KV 侧并网小电源对不接地变压器保护，110KV 故障解列保护的影响及要求，以及在接有小电源的35KV 侧母线的出线发生相间故障时，对故障点处的电流以及35KV 侧母线电压的影响。

由此提出了不接地变压器的间隙零流，间隙零压保护整定计算应注意的问题，并研究发现了110KV 故障解列保护装置本身的一些缺陷。

提出了变压器保护，故障解列保护整定配合的改进措施。

2 并网小电源对系统保护的影响及保护的改进措施
2.1并网小电源对变压器保护的影响
系统为110KV 变电站，站内有两台不接地变压器，通过35KV 负荷侧联络线连接一并网小电源F1。

当主网主供电源线路发生瞬时故障跳闸时，若系统110KV 侧接地故障点还存在时，变电站成为带接地故障点的中性点不接地系统，系统110KV 侧会出现很大的零序过电压，变压器
小电源
接有并网小电源的典型主接线图
中性点电位升高到相电压，这样对全绝缘变压器来说虽能短时间承受，但分级绝缘的变压器绝缘将遭到破坏。

因此，电力系统发生单相接地短路，大电流接地系统当失去直接接地全部中性点时，应由主变压器高压侧中性点间隙接地零序保护动作切除短路点。

主变压器高压侧中性点间隙接地零序保护应分别整定计算中性点间隙接地零序过流保护和中性点间隙接地零序过电压保护。

2.1.1 变压器间隙零流，间隙零压的保护整定
①中性点间隙接地零序过流保护动作电流计算
动作量取自间隙接地回路零序电流互感器TA0的二次电流3I0，其值当考虑间隙电弧放电因素时，根据运行经验取一次动作电流为100A。

②中性点间隙接地零序过电压保护动作电压计算
当系统失去直接接地中性点，而又发生单相接地时，此时TV开口三角形绕组出现的电压（TV不饱和时）3U。

=300V，但实际上当3U。

=200V时TV已开始饱和[电磁型TV测量回路的伏安特性，根据实测为：TV二次绕组加电压70V时，绕组励磁电流为20A，即饱和电压约为70V]。

所以系统失去直接接地的中性点，而又发生单相接地时，TV开口三角形绕组饱和电压约为3U。

=210V，所以当系统失去中性点直接接地，而又发生单相接地时，规程上规定零序过电压保护动作电压整定为3U0=180V。

3）中性点间隙接地零序过流和零序过电压保护动作时间计算
动作时间应躲过暂态过电压时间，可整定T=0.3—0.5S。

2.1.2 保护整定配合改进
由以上原理分析可知，由于并网小电源的存在，使得变压器中性点绝缘有过电压损害的危险性，因此110KV不接地变压器需加装中性点间隙接地零序过流和零序过电压保护，在变压器过电压的情况下，中性点间隙接地零序过流和零序过电压保护需快速可靠动作，使得变压器迅速脱离系统过电压。

系统过电压时，变压器中性点间隙有时会击穿，此时间隙零流保护动作；当中性点间隙不被击穿时，间隙零压保护动作。

可是，如果这两种保护在第一时限就切除切除变压器时，由于变压器的停电，容易引起系统甩负荷。

因此，我们考虑让中性点间隙接地零序过流和零序过电压保护动作在第一时限以0.3S跳开该变压器中低压侧小电源联络线，小电源的消失使我们的系统电压恢复正常，间隙保护将会返回，主变继续运行，减少了变压器停电的几率，保证了供电的可靠性。

2.2并网小电源对故障解列保护的影响
当主网主供电源线路发生瞬时故障跳闸时，此时小电源因无法承担变电站负荷而自行解列。

但由于特殊的系统运行状态或者电厂侧自身某些原因，小电源不一定能快速可靠的自行解列。

此时，假如主供电源无条件重合，势必将小电源又无条件强行拉入系统，将可能会出现比较严重的后果。

当变电站负荷为重负荷时，系统的重负荷无疑也会拉垮小电源。

因此，当接有并网小电源的主系统在主供电源消失时，并网小电源一定要迅速可靠的解列。

但由于系统特殊的运
行状态或小电源自身的一些不可预知因素，导致它不能够及时自行解列，这样会造成许多严重后果，影响了电网的安全稳定运行。

因此，针对以上情况，采取的措施有：装设变压器间隙保护，保护动作后连跳地区电源联网线路的断路器，但当整个变电站在失压无故障点的情况下，间隙保护将不会动作。

因此全面的考虑各种可能发生的情况，在接有并网小电源的主网终端变电站装设了110KV故障解列装置。

2.2.1 故障解列装置的零序过压解列和低压解列保护
①零序过压解列
本装置设两段零序过压解列，各段电压及时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这两段保护的投退。

零序过压解列I段动作于故障解列I段出口，零序过压解列II段动作于故障解列II段出口。

出口接点400MS后自动返回。

②低压解列
本装置设置两段低压解列，各段电压及时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这两段保护的投退。

低压元件动作必须要曾经有压判别，即上电后最小线电压要大于30V(持续1秒)，低压元件返回后，也要曾经有压，才能再次动作。

低压解列I段动作于故障解列I段出口，低压解列II段动作于故障解列II段出口。

低压解列的方式有两种：一种是低压故障解列，即三个线电压中任意一个小于低压定值，均使得低压解列动作，为防止PT断线时误动作，可经电流闭锁，即电压低于定值同时电流大于定值时，低压解列动作；一种是失压故障解列，即三个线电压均小于定值时低压解列动作，也可经电流闭锁，即电压低于定值同时电流小于定值时，失压解列动作。

2.2.2 发现解列装置存在的缺陷并提出整改措施
该解列装着置取的是系统110KV母线电压，动作后跳并网小电源联络线。

但是，由于小电源联络线是接在35KV其中一段母线上，当该段上的变压器跳开35KV母联及本侧开关时，该段35KV母线失压，此时，由于本系统110KV母线还是正常电压，故障解列装着置将不会动作，如果小电源没有自行解列，将会负担本段母线上的所有负荷，假如此时负荷很重，势必会拖垮小电源。

因此，将低压侧接有小电源的变压器的35KV侧复压过流保护这样改进一下：将35KV侧复压过流保护一时限跳35KV母联，二时限跳本侧并连切小电源，这样在接有小电源的35KV侧母线失压时能可靠的将并网小电源解列，弥补了故障解列装置的不足，确保了电网的安全和系统的稳定运行。

2.3 并网小电源对所连接系统母线的短路阻抗的影响
本系统35KV母线此时有两个电源，一个是系统的大电源，另一个是并网小电源。

并网小电源容量一般都不大，跟大系统相比很小，因此，小电源的变压器、发电机的短路阻抗归算下来都要比系统大很多，这样，从小电源机端归算到我们系统35KV母线的综合阻抗就很大。

我们算过几个典型的小电源综合阻抗，比大系统到35KV母线的阻抗要大十几倍，这样两个阻抗合并起来将会很接近原大系统的阻抗。

由上分析可知，当接有小电源的35KV母线上的出线发
生故障时，小电源给故障点提供的短路电流跟大系统提供的短路电流相比较小，由此对系统电压影响也不大。

因此，我们在计算接有小电源的35KV母线上的其他出线定值时可忽略小电源的影响，直接采用大系统提供的短路阻抗来计算定值。

3 总结
通过以上分析，我们发现，由于并网小电源的存在，体现了系统变压器间隙保护的重要性，通过分析该保护的原理以及动作过程，提出了变压器间隙保护应以第一时限跳小电源联络线，第二时限跳主变三侧的改进措施，既不影响变压器的安全稳定运行，又减少了变压器停电甩负荷的几率。

为了电网的安全稳定运行，考虑到系统可能对上网小电源的影响，提出了故障解列装置装设的必要性，分析故障解列装置存在的缺陷，并提出了解决措施。

又通过比较并网小电源归算到所接系统母线处的短路阻抗和大系统归算到该母线处的短路阻抗，发现小电源对所在35KV母线上的其他出线的故障所产生的影响将不会很大，消除了我们曾经对并网小电源是否影响所接系统35KV母线出线保护定值计算的疑虑，理清了这种方式下定值计算和故障分析的思路。

随着并网小电源的不断增多，其对系统的影响也不容小视，我们只有不断地发现问题并解决问题，才能逐步完善接有并网小电源的系统保护，使得电网更加安全有效的运行。

参考文献：
⑴崔家佩等，电力系统继电保护与安全自动装置整定计算，中国电力出版社，1993。

⑵电力系统继电保护规定汇编，中国电力出版社，1997。

⑶电力系统继电保护实用技术问答，中国电力出版社，1997。

⑷大型发电机组继电保护整定计算与运行技术，中国电力出版社,2005.。