DG的接入改变了配电网的潮流分布和电压分布,从而改变了各支路的电流分布;DG接入的位置和短路的类型不同,短路电路改变的大小幅度会有所不同;同时,由于DG的自身特性不同(旋转型和逆变型),在短路瞬间的暂态电流也会有所不同。这些因素都会对配电网短路电流产生不同程度的影响。
短路电流的改变不仅影响继电保护的动作,也对一次设备的安全可靠运行带来了新的挑战。目前配电网的短路电流水平已经接近了开关设备的额定电流,所以DG的加入对于短路电流的助增作用可能会使短路电流超过设备的额定耐受范围,从而造成开关设备无法正常开断、变压器线路等设备故障等问题。
因此提升配电网的接纳能力,提高DG的准入容量,要着眼于一次设备的改造和升级,这一方而要限制配电网的短路电流幅值,另一方而要提高系统中一次设备的短路电流耐受能力。
限制短路电流幅值的方法包括:变电站母线分列运行,采用高阻抗设备,采用限流电抗器,加装变压器中性点小电抗接地等。
提高一次设备的短路电流耐受能力,具体要从变电站出线、输电线路、变压器、断路器等设备入手,比如提高一次设备的耐受短路电流额定值、提高开关设备的遮断能力等 。
(1)变电站母线分列运行。
打开母线分段开关,将母线分列运行,可以增大系统阻抗,有效降低系统的短路电流水平,该措施实施方便。
(2)采用高阻抗设备。
采用高阻抗变压器是控制下一级电网短路电流的有效措施,特制的高阻抗变压器通过改变变压器内部结构可以获得更高阻抗。采用高阻抗变压器可以减少电抗器设备的使用,从而减少了检修维护工作量,但高阻抗变压器的价格要高于普通变压器。
(3)采用串联电抗器。
采用串联电抗器是将一个固定电抗值的电抗器串联接入线路,这是一种传统的限流技术,运行方式简单、安全可靠,但会影响电力系统的潮流分布且增加了无功损耗,对系统的稳定性也有一定影响。串联电抗器一般安装于母线联络处或线路接入处。
(4)加装变压器中性点小电抗接地。
在变压器中性点加装小电抗器施工便利,投资也较小,小电抗器的阻抗值在零序网络中将被放大,因此在单相短路电流过大而三相短路电流相对较小的场合很有效。
(1)线路改造分析。
当DG接入配电网后,正常工作电流和短路电流的改变可能使得原有线路的线径不能满足电能传输的要求。线路线径选取的依据是DG接入后出现的最大负荷电流,同时利用经济电流密度对线径进行校核。
如果原有线路的最大允许电流大于DG接入后的最大负荷电流,则无需更换线路,否则有必要改造线路,通常采用扩大线径的方式,使之满足需求。
(2)断路器改造分析。
对于断路器的选取原则为:
a.按正常工作条件选择额定电压和额定电流;
b.按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定;
c.按装置地点的三相短路容量来校验高压断路器的遮断容量。
在校验中主要比较断路器的额定开断电流与安装处的最大短路电流的大小。如果DG接入后的电流水平超过配电网内原有断路器的额定值,则需要更换更大标称值的断路器。对于隔离开关、互感器等设备的校验和改造也与断路器相同。开关设备的更换难度和成本根据其自身结构和安装位置有所差别。
(3)变压器改造分析。
DG接入配电网后在功率逆流时对变压器带来的冲击影响较大,短路电流水平的增大也会损害变压器的绝缘性能和抗短路电流的能力。校验原则为变压器容许的短路电流大于实际最大短路电流。
通常变压器的增容和抗短路改造措施主要包括铁芯、绕组、绝缘件的更换。由于变压器的造价较高,在情况严重时才可以考虑更换新的变压器 。