石 巍，胡凌波，张彦昌

(中南电力设计院，湖北 武汉 430071)

分布式电源接地方式的探讨

石 巍，胡凌波，张彦昌

(中南电力设计院，湖北 武汉 430071)

根据电网的运行方式和国网公司的《反措》要求，针对目前分布式电源的并网特点，从电网供电的可靠性和分布式电源的设备运行可靠性两个方面进行分析，当分布式电源并网时与电网接地方式不一致时，建议采用隔离变压器的方案。

分布式电源；接地方式；隔离变压器。

分布式电源是指区别于集中发电、远距离传输、大互联网络的传统发电形式，以燃料电池、生物质能、风力发电、太阳能光伏等为代表的功率为几十kW到几十MW的小型模块式、与环境兼容、经济、高效、可靠的独立电源。

分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式。

由于分布式能源自身的特点，其运行方式和电网的运行方式不完全一致，主要表现在分布式电源对接地方式的要求和电网对接地方式的要求不一致，导致其在并网时，可能会出现的一些问题。本文主要针对分布式电源与电网的接地方式不一致的情况，分析可能出现的问题和相应的解决方案。

1　分布式并网相关政策

根据国家电网公司《分布式电源接入电网技术规定》(Q/GDW 480—2010)的要求，分布式电源并网时应满足相关的接入系统原则。

(1)并网点的确定原则为电源并入电网后能有效输送电力并且能确保电网的安全稳定运行。

(2)当公共连接点处并入一个以上的电源时，应总体考虑它们的影响。分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%。

(3)分布式电源并网点的短路电流与分布式电源额定电流之比不宜低于10。

(4)分布式电源接入电压等级宜按照：200 kW及以下分布式电源接入380V电压等级电网；200 kW以上分布式电源接入10kV(6kV)及以上电压等级电网。经过技术经济比较，分布式电源采用低一电压等级接入优于高一电压等级接入时，可采用低一电压等级接入。

除上述并网原则外，分布式电源还应具有防孤岛保护功能，同步电机、异步电机类型分布式电源，无需专门设置孤岛保护，但分布式电源切除时间应与线路保护相配合，以避免非同期合闸。变流器类型的分布式电源必须具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合。

根据并网原则，分布式电源装机规模在200 kW以上时采用10kV(6kV)及以上电压等级电网。分布式电源一般采取一级升压的接线方式，即电源出线升压汇集后直接并入电网，汇集线系统的电压就是并网电压，目前采用较多的电压等级是10kV和35kV。根据国家电网公司《风电并网运行反事故措施要点》，风电场汇集线系统单相故障应快速切除。汇集线系统应采用经电阻或消弧线圈接地方式，不应采用不接地或经消弧柜接地方式。经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能通过相应保护快速切除，同时应兼顾机组运行电压适应性要求。经消弧线圈接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能可靠选线，快速切除。《反措》明确了汇集线系统在单相接地故障时必须立即切除故障线路，目前汇集线系统采用较多的接地方式是经中性点低电阻接地。

目前国内10kV和35kV中压配电网大部分采用不接地方式或采用消弧线圈接地方式。尤其在广大农村地区，中压配电网多采用架空线路输电，单相接地故障电容电流较小，同时兼顾供电可靠性的要求，采用不接地方式或消弧线圈接地方式，允许单相接地故障时短时间运行。分布式电源与中压配电网的接地方式不一致，将导致分布式电源的并网出现问题，改变电网的运行方式很困难，因此我们只有改变分布式电源的并网方式。

2　分布式电源的并网设计方案

2.1从电网供电的可靠性进行分析

(1)电网采用中性点经低电阻接地的运行方式，当分布式电源并网时，仅增加通过电网低电阻的接地电流而不改变电网运行方式的并网方案。这种并网方案的接地方式和《反措》的意见一致，对电网也没有影响。

(2)电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式，当分布式电源的单相接地故障电容电流较小时，仅增加电网消弧线圈的补偿容量而不改变电网运行方式的并网方案。但这种并网方案的接地方式与《反措》的意见不一致。当集电线路以电缆线路为主或电缆和架空线混合时，由于电缆发生单相接地故障的特点，单相接地故障易发展成为相间短路故障，会导致母线电压下降，造成分布式电源脱网。

(3)电网采用中性点经消弧线圈接地或不接地的运行方式，当分布式电源的单相接地故障电容电流较大时，为了抑制由单相接地故障电容电流产生的弧光过电压，需要采用低电阻接地方式，当某一回线路单相接地故障时，保护立即动作，切除该回线路。这种并网方案的接地方式和《反措》的意见一致，但是当电网中的线路出现单相接地故障时，则存在如何切除故障的问题，一是切除电网的故障线路，这会影响电网供电行的可靠性；二是切除分布式电源的并网开关，这会导致分布式电源的停机，影响其发电量，严重时会造成某些采用变流器并网的分布式能源的整流模块的损坏；三是切除中性点电阻，让系统运行在不接地方式，同时单相接地故障电容电流较大，会导致故障接地点不能熄弧，产生弧光过电压，甚至单相接地故障发展成为相间短路故障，影响电网的运行。

通过以上分析，可以得出当电网采用中性点经消弧线圈接地或不接地的运行方式时，由于其运行方式和《反措》的意见不一致，因此不能同时满足电网的供电可靠性要求和《反措》快速切除故障的要求。这就需要增加一台隔离变压器，把两个不同接地方式的电网隔离起来。采用隔离变压器的方案一方面可以保证电网侧供电的可靠性，单相接地故障短时间运行，另一方面可以保证分布式电源侧的设备安全，在单相接地故障时立刻切除故障。但是增加隔离变压器也会带来变压器布置位置、变压器噪音和损耗等一系列问题。

2.2设备运行可靠性分析

分布式电源中冷热电三联供的内燃机发电机通常从自身的保护角度考虑，要求中性点采用不接地方式运行，同时要求系统的单相接地故障时的电容电流较小，一般不大于5 A。

(1)电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式，允许单相接地故障时短时间运行。此时电网系统中的电容电流是大于内燃机轮机发电机所允许的电容电流值。当单相接地故障发生在电网中时，发电机定子回路的电容电流可能会超过允许值(和发电机自身的结构有关)；当单相接地故障发生在发电机内部时，此时电容电流大于发电机所允许的电容电流值，发电机必须瞬时切机。按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求，发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时，宜采用高电阻接地方式。电阻器一般接在发电机中性点变压器的二次绕组上。但是电网是不允许分布式电源再增加一个经高阻接地点的，因此只能在发电机出口增加一套零序保护装置，这套装置在电网和发电机出现单相接地故障时都会动作，对分布式能源的运行会产生不利的影响。

(2)电网采用中性点经低电阻接地的运行方式，当任何一条线路出现单相接地故障时，保护会立即动作，切除该回线路。电网也是不允许分布式电源再增加一个经高阻接地点的，因此也只能在发电机出口增加一套零序保护装置，这套装置在电网和发电机出现单相接地故障时都会动作，同样会对分布式能源的运行会产生不利的影响。

通过以上分析，可以得出电网采用中性点经低电阻接地的运行方式还是采用中性点经消弧线圈接地的运行方式时，分布式电源为了保护其发电机设备，需要在发电机出口增加一套零序保护装置，这套零序保护装置在电网和发电机出现单相接地故障时都会动作，这会影响分布式能源的正常运行。这种情况也可以考虑增加一台隔离变，把发电机系统和电网隔离开，形成两个不同的接地系统，发电机系统再根据计算的单相接地故障电流选择接地方式。

分布式电源增加的隔离变有两种布置方式，第一种是布置在分布式电源和电网之间，形成分布式电源和电网之间的隔离；第二种是布置在发电机和并网点之间，形成分布式电源的发电机和电网之间的隔离。当采用第一种布置方式时，分布式电源的单相接地电容电流可能会超过发电机允许值，发电机中性点需要采取高阻接地方式。当采用第二种布置方式时，分布式电源的单相接地电容电流可能不会超过发电机允许值，发电机中性点采取不接方式。因此，当分布式电源中燃机发电机数量较多或馈线回路较多时，考虑到隔离变的容量较大，分布式电源系统中的单相接地电容电流较大，建议采用第二种布置方式，即隔离变布置在发电机和并网点之间。

3　结论

综上所述，从电网供电的可靠性和分布式电源的设备运行可靠性两方面进行分析，当分布式电源与电网的接地方式不同且运行方式不一致时，建议采用隔离变压器将电网和分布式电源隔开，以保证电网的正常运行和分布式电源的设备安全可靠。

[1] 梁振锋，杨晓萍，张娉. 分布式发电技术及其在中国的发展[J]. 西北水电，2006，(1).

[2] Davis M W，Distributed resource electric power system offer significant advantages over central station generation and T&G power system(Part II)[C]// Proceeding of IEEE/PES Winter Meeting. New York (USA)：2002.

[3] DL/T 620－199，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].

[4] Q/GDW 480－2012 分布式电源接入电网技术规定[S].

Discussion on Distributed Electrical Sources Grounding Mode

SHI Wei, HU Ling-bo, ZHANG Yan-chang
(Central Southern China Electric Power Design Institute , Wuhan 430071, China)

According to the mode of operation of the power grid and the requirement of the anti-accident measurement from the State Grid Corporation of China, aimed at the special characteristics of the distributed generation and its interconnection with the power grid, used to analyze from the operation reliability of the power grid and the distributed generation, we come exactly to the conclusion that we suggest using the isolation transformer,when the mode of grounding of the distributed generation disagree with the power grid.

distributed generation; the mode of grounding; isolation transformer.

TM91

B

1671-9913(2016)05-0052-03

2018-08-01

石巍(1974- )，男，湖北武汉人，高级工程师，从事发电厂及新能源项目的电气专业设计工作。