客戶自備電源接入方式分析

顧定軍

（舟山電力局，浙江 舟山 316000）

國家電網(wǎng)公司 《業(yè)擴供電方案編制導(dǎo)則》規(guī)定，對于具有一、二級用電負荷的重要客戶，供電企業(yè)應(yīng)敦促其配備自備電源。對于主動要求配置自備電源的一般客戶，在辦理了必要的申請手續(xù)，自備電源接入方式經(jīng)供電企業(yè)審核后，供電企業(yè)都會同意其配置。在客戶大量配備自備電源的背景下，接入方式是否合理，將關(guān)系到客戶自備電源是否會產(chǎn)生倒送電的問題。本文就客戶自備電源不同接入方式的影響進行分析，以期使供用雙方對自備電源的使用有更清晰的認識。

1 不并網(wǎng)自備電源的接入方式討論

1.1 不并網(wǎng)自備電源接入方式

客戶自備電源按運行方式分為與電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行和不并網(wǎng)運行兩種。并網(wǎng)運行的自備電源運行方式靈活，但對電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)、繼電保護及自動裝置的配置和整定有負面影響，一般要予以限制，因此大多數(shù)客戶自備電源為不并網(wǎng)方式。不并網(wǎng)的接入方式既要滿足電網(wǎng)的安全需要，又應(yīng)考慮客戶使用方便，運行靈活，最大限度滿足客戶生產(chǎn)需要。作為轄區(qū)供電企業(yè)確定客戶自備電源接入方式依據(jù)的 《浙江省電力工業(yè)局用戶不并網(wǎng)自備電源管理辦法》規(guī)定：“自備電源與市電切換點必須裝設(shè)在低壓配電室的總柜處，不得裝設(shè)在各用電設(shè)備端”，“具有2臺以上自備電源組時，也必須‘實行多并車，一點切換’的方式”，“未經(jīng)供電企業(yè)許可，自備電源客戶不得部分負荷用自備電源，部分負荷用網(wǎng)電”。以上條款實際應(yīng)用中不盡合理，影響了客戶自備電源的使用效果，在一級負荷供電環(huán)境下該條款甚至是不允許的，與消防規(guī)程等國家標準沖突，需做相應(yīng)修改。

1.2 “配電總柜一點切換”要求不合理

飛機場跑道的燈光在夜間不允許熄滅，是典型的一級負荷，某機場自備電源接入示意圖見圖1。市電一、市電二及1、2號主變分列運行，低壓母分熱備用，低壓母分自動電源轉(zhuǎn)換裝置（ATS）投入運行，燈光負荷的供電電源由市電和自備電源在設(shè)備端采用ATS自動切換。自備發(fā)電機不僅在兩路市電都失電情況下能自動啟動向重要負荷供電，而且當內(nèi)部配電設(shè)備故障導(dǎo)致某重要負荷失電時，發(fā)電機也能啟動向該重要負荷供電。對于一級負荷，自備電源的接入不僅要考慮市電全失的情況，還要考慮客戶內(nèi)部配電設(shè)備故障情況下能保證正常供電。如果在配電總柜切換，則在向重要負荷供電的任一設(shè)備（如開關(guān)1）故障的情況下，自備電源將無法向重要負荷用電設(shè)備供電，造成嚴重后果。因此要求客戶采用總柜切換是存在風險的。

圖1 某機場跑道燈光變電所自備電源投入簡圖

某大型船舶修造企業(yè)電磁吊的供電方式見圖2。電磁吊失電數(shù)分鐘后將失磁，處理不當可能導(dǎo)致重物高空下墜。合理的自備電源接入方式是在電磁吊配電柜內(nèi)裝設(shè)ATS，實現(xiàn)市電與自備電源的自動切換。當失去市電或廠內(nèi)向電磁吊供電的配電設(shè)備故障致使A點失電時，自備電源快速啟動，通過ATS自動切換向電磁吊供電。如要求客戶自備電源在總柜切換，則需采用出口電壓為10.5 kV的發(fā)電機或?qū)⒌蛪喊l(fā)電機升壓后與主變10 kV開關(guān)連鎖切換。當向電磁吊供電的配電設(shè)備故障致使A點失電時，仍會出現(xiàn)自備電源無法向電磁吊供電的情況，致使客戶自備電源失去作用。因此，為了保證重要負荷的連續(xù)可靠供電，只要切換裝置滿足要求，應(yīng)該允許自備電源 “多點切換”。

1.3 “部分負荷用自備電源，部分負荷用網(wǎng)電”的合理性

客戶自備電源容量往往不能滿足其所有的用電負荷需求。當電力局要求客戶限制用電負荷時，在市電及自備電源只能選擇其一的規(guī)定要求下，客戶的正常生產(chǎn)將受到影響。裝設(shè)多臺自備電源，在各配電臺區(qū)分別切換，有序用電時，客戶以“部分負荷用自備電，部分負荷用網(wǎng)電”的模式用電，將不會影響生產(chǎn)，客戶執(zhí)行有序用電指令將更積極（見圖3）。

圖2 某大型船舶修造企業(yè)電磁吊負荷供電簡圖

圖3 用戶分臺區(qū)裝設(shè)自備電源接入簡圖

為防止客戶在未裝自備電源臺區(qū)與裝自備電源臺區(qū)間亂拉線而可能導(dǎo)致的自備電源向電網(wǎng)倒送電問題，可以在客戶進線開關(guān)處裝設(shè)失壓保護，當市電失去時，失壓保護動作跳開進線開關(guān)，杜絕自備電源倒送電。當市電正常供電時，如自備電源與市電發(fā)生非同期并列，保護裝置也會動作跳開相關(guān)配電線路開關(guān)，而不會一直并列運行直至市電停電向電網(wǎng)倒送電。

當然，組織措施很重要，必須要求客戶配電臺區(qū)相對獨立，禁止臺區(qū)間亂拉線路，并規(guī)定操作程序。

1.4 對切換裝置的要求

為了保證系統(tǒng)安全，供電企業(yè)往往要求市電與自備電源的切換開關(guān)裝設(shè)電氣、機械雙重閉鎖。重要負荷的供電電源應(yīng)能夠自動切換，如果機械閉鎖限制了自動切換，應(yīng)以實現(xiàn)自動切換為主，在實現(xiàn)電氣閉鎖的前提下，放棄機械閉鎖。國家電網(wǎng)公司《業(yè)擴供電方案編制導(dǎo)則》只要求客戶自備電源與市電間裝設(shè)機械或電氣閉鎖裝置，未規(guī)定切換點。

2 自備電源與電網(wǎng)并網(wǎng)運行分析

2.1 自備電源并網(wǎng)運行的優(yōu)點

配置自備電源的客戶都希望自備電源能與電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行，并網(wǎng)運行對于客戶有下列優(yōu)點：

（1）電網(wǎng)計劃檢修時，能實現(xiàn)市電與自備電源的不停電切換，提高了供電可靠性。如圖4所示，電網(wǎng)計劃停電前，將自備電源并入電網(wǎng)，斷開供電線路開關(guān)，實現(xiàn)孤網(wǎng)運行。電網(wǎng)送電后在同期點1將自備電源與市電并列運行，隨后可解列發(fā)電機，客戶感覺不到停電過程。

圖4 并網(wǎng)運行的自備電源接入系統(tǒng)簡圖

（2）有序用電期間，可同時使用市電與自備電源，客戶正常生產(chǎn)不受影響，運行方式更靈活，運行更穩(wěn)定。

供電企業(yè)對客戶自備電源并網(wǎng)運行多持反對意見，主要是考慮并網(wǎng)運行的自備電源對電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)、繼電保護及自動裝置的配置和整定會帶來負面影響。

2.2 自備電源并網(wǎng)運行對電壓質(zhì)量和系統(tǒng)短路容量的影響

客戶自備電源并入電網(wǎng)運行后，對電網(wǎng)電壓的影響主要體現(xiàn)在改變電網(wǎng)阻抗有功和無功潮流。通常，自備電源運行時，接入點的電壓會升高，升高幅度在自備電源向系統(tǒng)注入功率時更顯著，而當自備電源停運、客戶負荷又較大時，電壓將降低。為保證電壓質(zhì)量，電網(wǎng)一般通過變壓器有載調(diào)壓開關(guān)和投切電容器實現(xiàn)調(diào)壓。大型發(fā)電廠一般都在電網(wǎng)的樞紐變接入系統(tǒng)，電網(wǎng)現(xiàn)有的調(diào)壓手段能保證發(fā)電機接入對系統(tǒng)電壓的有效控制。如果大功率自備電源在電網(wǎng)末端并入電網(wǎng)，對電網(wǎng)電壓的影響可能超出電網(wǎng)的調(diào)壓能力，給電網(wǎng)電壓控制增加難度。

自備電源在系統(tǒng)故障時會向故障點注入短路電流，大型自備電源并網(wǎng)運行將增加電網(wǎng)的短路容量，可能會對電氣設(shè)備的動熱穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，對于短路容量接近額定遮斷容量的斷路器而言，其影響甚至是危險的。

2.3 增加電網(wǎng)繼電保護和自動裝置的配置及整定難度

客戶自備電源并網(wǎng)使該供電區(qū)域的電源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，系統(tǒng)無法按常規(guī)配置繼電保護裝置，短路電流的改變使繼電保護的靈敏性、選擇性降低，給整定計算帶來困難。如果現(xiàn)有的繼電保護和自動裝置的配置及定值整定不能適應(yīng)這種變化，極有可能使裝置不能正確動作，造成事故擴大及設(shè)備損壞。對自備電源并網(wǎng)后系統(tǒng)變電站的中性點接地方式，主變后備保護、備用電源自投、重合閘等裝置都要作相應(yīng)改造和調(diào)整，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

圖5中B變是系統(tǒng)終端變，其兩回110 kV電源進線來自上級A變電所，110 kV線路對側(cè)配置距離及零序保護，本側(cè)未配保護，110 kV及35 kV母分熱備用，2臺主變分列運行。假設(shè)主變T2的35 kV側(cè)L線上有容量為2×10000 kW的客戶自備電源與系統(tǒng)并網(wǎng)運行，而B變的保護配置不作調(diào)整，在系統(tǒng)故障時將會產(chǎn)生嚴重后果。假定X線發(fā)生單相接地故障，接地距離Ⅰ段無時限動作跳開上級A變電所X線開關(guān)，因35 kV側(cè)有客戶自備電源持續(xù)向故障點提供短路電流，使上級A變電所X線開關(guān)“檢無壓重合閘”無法及時動作，且延長接地電弧的持續(xù)時間。接地電弧持續(xù)期間將產(chǎn)生主變110 kV側(cè)的零序過電壓，導(dǎo)致主變零序過電壓保護動作 （如果主變中性點接地運行將導(dǎo)致零序過流動作），跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，如果此時自備電源還未解列，將導(dǎo)致35 kV母分備自投無法及時動作，影響供電可靠性；如果35 kV母分備自投電壓定值整定過高，母分備自投動作后將會發(fā)生市電與客戶自備電源的非同期并列，后果更嚴重。

為避免以上情況的出現(xiàn)，必須對B變的保護配置作調(diào)整，在自備電源并網(wǎng)線路L線兩側(cè)裝設(shè)故障解列裝置，動作時間的整定要根據(jù)電網(wǎng)和客戶的要求而定。當X線單相接地或主變T2發(fā)生故障時，裝置動作快速解列發(fā)電機組，以免自備電源對系統(tǒng)故障點繼續(xù)提供短路電流，提高對側(cè)110 kV線路“檢無壓重合閘”的重合成功率；在110 kV重合不成功或主變故障導(dǎo)致35 kV停電時，保證35 kV備自投裝置的及時動作，為系統(tǒng)恢復(fù)正常運行創(chuàng)造條件。為防止解列裝置對110 kV線路故障的靈敏度不夠或裝置拒動，110 kV線路本側(cè)也需安裝能快速切除110 kV線路故障的保護。

圖5 某終端變用戶并網(wǎng)運行自備電源接入簡圖

3 自備電源并網(wǎng)運行的應(yīng)對措施

3.1 技術(shù)措施

（1）配置二級故障解列裝置。客戶側(cè)裝設(shè)第一級故障解列裝置，一般配置低周、低壓及高周、高壓解列保護，低周裝置應(yīng)具備滑差閉鎖功能，低壓裝置應(yīng)具備判斷短路功能，裝置動作跳開自備電源并網(wǎng)斷路器。系統(tǒng)側(cè)裝設(shè)第二級故障解列裝置，配置相間低壓、零序電壓故障解列裝置，裝置動作跳開客戶專線斷路器。為了自備電源解列后客戶能使用網(wǎng)電，客戶側(cè)裝置整定時間較短，而系統(tǒng)側(cè)較長。

（2）并網(wǎng)系統(tǒng)終端變電站的電源進線配置線路保護。

（3）110 kV自備電源并網(wǎng)線路配置全線速切保護，一般采用光纖電流縱聯(lián)差動保護；35 kV并網(wǎng)線路配置距離保護，系統(tǒng)有穩(wěn)定要求或整定配合困難時，應(yīng)配置光纖電流縱聯(lián)差動保護；10 kV并網(wǎng)線路配置方向過流保護，系統(tǒng)有穩(wěn)定要求或整定配合困難時，也應(yīng)配置光纖電流縱聯(lián)差動保護。有穩(wěn)定要求時，相應(yīng)母線還應(yīng)配置母差保護。

（4）客戶專線兩側(cè)配置線路壓變，以實現(xiàn)重合閘及手動同期。

（5）有并網(wǎng)運行自備電源的客戶必須按電力系統(tǒng)要求配置遠動通信系統(tǒng)，上傳客戶端的遙測、遙信信息。

3.2 自備電源并網(wǎng)前后的管理工作

供電企業(yè)一般設(shè)置較高的自備電源并網(wǎng)運行申請門檻。為保證電力系統(tǒng)安全，對于允許其自備電源并網(wǎng)運行的客戶，供電企業(yè)要做好并網(wǎng)前、后的管理工作，主要包括：

（1）客戶須委托具有資質(zhì)的設(shè)計單位進行接入系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計范圍應(yīng)包括電力系統(tǒng)中相應(yīng)的保護配置、設(shè)備改造等配套工程。自備電源電氣部分（包括電氣主接線及廠站用電系統(tǒng)，繼電保護及安全自動裝置的配置選型，電能計量裝置）的設(shè)計方案須經(jīng)供電企業(yè)審核同意，并委托有資質(zhì)單位進行施工。新裝電氣設(shè)備的交接試驗項目應(yīng)完整、合格，自備電源保護裝置及故障解列裝置的整定值應(yīng)經(jīng)供電企業(yè)審核，并網(wǎng)運行前由供電企業(yè)組織竣工驗收，簽訂《并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議》和包含上網(wǎng)電量結(jié)算內(nèi)容的《供用電合同》。

（2）并網(wǎng)自備電源的所有電氣設(shè)備必須按規(guī)程要求進行預(yù)防性試驗，并納入供電企業(yè)用電檢查范圍，由供電企業(yè)對設(shè)備安全進行監(jiān)督指導(dǎo)，防止自備電源設(shè)備故障影響電力系統(tǒng)安全運行。

（3）有權(quán)接受調(diào)度命令的值班人員，應(yīng)全部經(jīng)過調(diào)度規(guī)程培訓，并經(jīng)考核合格，自備電源應(yīng)有完整的運行、檢修規(guī)程和管理制度。

4 結(jié)語

隨著電網(wǎng)供電可靠率的不斷提升，不并網(wǎng)自備電源會日益減少，而重要客戶配備自備電源可以減輕供電企業(yè)的安全供電責任風險。作為保安電源使用的自備電源，必須采用不并網(wǎng)運行方式，且不得向非重要負荷供電。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的蓬勃發(fā)展，供電企業(yè)對客戶自備電源并網(wǎng)運行的限制將會受到挑戰(zhàn)，因此必須采取有針對性的技術(shù)管理措施，最大限度地消除其對系統(tǒng)安全的負面影響，確保電網(wǎng)的安全運行。