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分布式电源接入与电网电压偏差分析

北极星输配电网  来源:亚洲电能质量联盟  作者:朱永强 王福源  2017/12/15 11:47:14  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:配电网 输电网 分布式电源

北极星输配电网讯:摘要:本文针对分布式电源接入配电网引起的电压偏差问题进行了研究。首先介绍了电压偏差的含义和形成机理,重点阐述分布式电源接入对电网电压偏差的影响,分析了配电网与输电网电压偏差问题的差别,解释了分布式电源接入配电网的几种不同情况下电压偏差的分布情况,最后,探讨了利用分布式电源抑制电压偏差的可能性和适用场合。

引言

近年来,以风力发电和光伏发电为代表的分布式发电技术得到了迅速的发展和大力的推广。一方面,分布式电源的环境友好性和循环再生性为应对能源危机和环境污染提供了帮助;另一方面,人们也注意到了分布式发电由于受到自然条件的限制,其输出功率具有很强的随机性和波动性,大规模的分布式电源并入电网,将会对现有电力系统的供电质量产生严重的影响。

由于分布式电源一般具有单机容量小、分散布置的特点,其通常直接接入到配电网中。接入配电网的方式主要有三种:配电变压器的低压侧接入、中压线路分散接入和高压变电站的母线侧专线接入。传统的集中供电的配电网,一般呈辐射状结构,电能在配电线路上从电源向负载单方向流动。稳态运行状态下,沿着配电线路上功率流动的方向,电压是逐渐降低的。接入分布式电源后,由于配电馈线上的传输功率减小(在负荷侧有了电源,降低了对原来电网中电源的供电要求),以及分布式电源输出的无功功率的支持,使得配电馈线上的各负荷节点处的电压被抬高,导致一些负荷节点产生电压偏差。

电压偏差反映的是实际电压偏离系统额定电压的程度。电压偏差过大对众多用电设备以及电网的安全稳定和经济运行都会产生极大的危害,因此有必要研究分布式电源接入配电网所引起的电压偏差问题。本文从电压偏差的产生机理出发,考虑到配电网电压偏差问题的特殊性,分析了分布式电源在不同的接入情形下所产生的电压偏差的分布情况,并提出利用分布式电源来抑制电压偏差。

1.电压偏差的基本概念

1.1电压偏差的含义

供电系统在正常运行时,负荷时刻发生着变化;在含有分布式电源的配电网中,分布式电源的输出功率也可能会频繁发生变化;系统的运行方式也经常会改变。于是,系统中各节点的电压会随之发生改变,偏离系统电压额定值。

供电系统在正常运行条件下,某一节点的实际电压与系统额定电压之差相对于系统额定电压的比值(以百分数的形式表示)称为该节点的电压偏差。

电压偏差的计算式为

式中δU——电压偏差

Ure——实际电压,kV

UN——系统额定电压,kV。

1.2电压偏差的允许值

中国的国家标准GB12325—1990《电能质量供电电压允许偏差》对电压偏差做出了详尽规定。

一般而言,35kV以上供电电压无直接用电设备,大多通过降压变压器接入供电系统,合理选择降压变压器的分接头位置可以起到一定的调压作用。因此,目前中国国家标准只对35kV及以下供电电压规定了允许电压偏差,具体情况如下:

(1)35kV及以上供电电压的正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。如供电电压上下偏差同号时(均为正或负),按较大的偏差绝对值作为衡量依据。

(2)10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

(3)220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%~-10%。

2.与分布式电源接入有关的配电网电压偏差

2.1电压偏差的形成机理

电力系统中的任何输配电线路都存在一定的阻抗,根据欧姆定律,当有电流流过线路时就会在线路阻抗上形成电压降,致使线路两端甚至线路上不同位置的电压都存在差别。如果线路一端的电压为系统标称电压(设备的额定电压),那么另一端的电压就会偏离系统的标称电压,使加到用电设备的电压偏离其额定电压。

下面以最简单的输电线路为例,来说明无功功率与电压损失的关系。图1(a)是不计线路分布电容影响的一条输电线路的等值电路,图1(b)是对应的相量图。

图1简单输电线路及其相量图

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