[摘要]随着新能源技术的发展和项目的普及，许多传统企业也在尝试着结合自身的技术优势，充分利用厂内建筑物屋顶和附属场所建设厂内自用光伏项目。光伏系统接入电网的方式各式各样，其中有一种就是将光伏系统直接接入本厂的厂用母线中去，本文就是论述该种接入方法实现后，对厂用电系统的影响以及相应的应对措施。
[关键词]：光伏发电；孤岛效应；电源切换
企业建设自用光伏的项目很多，自用光伏接入本厂厂用电，与传统的接入中高压电网的方式相比，有共性也有区别。自用光伏的接入可能会给厂用电系统原有的设计带来影响，要充分考虑到孤岛效应的后果，并采取必要措施，保证厂用电的安全运行。
1.自用光伏的接入方式
自用光伏系统接入企业厂用电系统的方式与传统的光伏电站相似，即光伏发电装置-逆变器-升压变-电网，这里的电网指的就是厂内的厂用母线。光伏回路接受光照之后，将光能转换为电能，经组串后并联接入逆变器，逆变器的出口侧与升压变相连，并网前由厂用母线对升压变进行反充电，在逆变器出口侧产生电压，逆变器内部将光伏板产生的电能逆变成交流电，并通过调节触发角来调节光伏进口侧电压的幅值和相位，并与出口侧电压进行比较，当两侧电压具备同期条件后，逆变器输出闭合，将光伏系统与厂用母线通过逆变器和升压变相连，光伏板所发电能即源源不断输送至厂用母线上来。
2.光伏系统的孤岛效应
在正常工作方式下，电网与光伏发电系统一同给负载供电，受到电网的钳制作用，光伏发电系统的电压和频率总与电网保持一致。但是当电网因故与厂用母线隔断时，就处于光伏发电系统单独给负载供电的情况，此时光伏和负载系统失去了电网的控制，这种光伏发电系统单独给负载供电的情况叫做孤岛效应。孤岛是光伏并网发电系统中不可避免的现象，它的危害很大，严重时还可能会危及人身安全，因此反孤岛功能是光伏发电系统必须具备的重要功能之一，孤岛效应的发生带来很多危害，使得孤岛效应不得不引起人们的重视。在光伏发电系统中，往往设置了防孤岛装置，在运行过程中，一旦发生孤岛，那么防孤岛装置应能迅速判断并在几个周波内断开光伏系统与电网的联系。在自用光伏接入厂用电后，一旦孤岛状态下防孤岛装置未能快速有效的判断和动作，则会对厂用电系统的安全运行带来影响。以下就是分析防孤岛装置异常时对厂用电的正常运行和事故状态下的影响，以及相应对策。
3.正常运行时对厂用电切换方式的影响
在接有重要负载的厂用电母线上，一般会设置工作和备用两路电源，并装有专门的切换装置，用于在两路电源间进行切换，以适应不同的运行方式。正常切换一般有两种方式，即并联切换和串联切换。
对常规的工备双路电源的厂用电系统，并联切换和串联切换各有优缺点，对并联切换，需要工作和备用电源严格满足同期并列的条件，而且为了防止环流带来的危害，并列的时间不能过长，因此对切换装置的要求较高，要求切换装置具备同期检测和闭锁的功能，且在并列后能够尽快的切除其中一路。而串联切换采用先跳工作电源再合备用电源的方式，不需要两侧电源严格保持同期，只要相序相同即可，没有非同期并列的风险，也不会产生环流，对装置和系统的要求相对简单。
对接入了自用光伏的厂用电系统，如果电源的同期性和设备特性满足要求，应优先选择并联切换方式，即先合入备用电源，再断开工作电源，切换期间电源供电不中断，厂用母线的三路外来电源：工作电源、备用电源和外接光伏电源的同期条件始终满足，光伏系统的接入与否、运行状态对电源的切换没有影响；
如果采用串联切换的方式，即先断开工作电源，再合上备用电源，对于常规的系统即没有外接光伏的电气系统，在断开工作电源后，母线短时断电，备用电源经短延时合入，恢复供电。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但对于有光伏发电系统接入的母线，在工作电源断开至备用电源合入这一短时断电过程中，将会形成“孤岛效应”，即由光伏系统单独接带厂用母线，而与外部电网完全隔断，如果防孤岛装置无法快速动作或动作过慢（时限长于切换时设定的失电时间），会由于光伏发电量与负荷的不平衡使厂用母线的电压和频率发生变化，影响后续的切换，对配置有判无压后再投备用电源的切换装置，这种情况将造成备用电源无法投入，对于不判无压投备用电源的装置，由于电压和频率已发生变化，与备用电源不同期,造成电网与光伏系统间产生环流，造成设备冲击，或导致后加速保护动作、切换不成功；因此，对采用工、备电源串联切换的母线，应在切换前将手动将光伏系统与母线解列，然后再进行切换，避免孤岛效应造成危害。
事故情况下的影响。
4.事故方式下对厂用母线的影响
1)对母线失电切换的影响
在常规的厂用母线上，如果设置了快切或备自投装置，那么当发生因人员误操作或控制回路异常而导致工作电源进线开关在无故障状态下跳闸时，会启动快切的失压切换或备自投功能，作用于工作电源开关跳闸，并在检无压后合上备用电源开关。而对于有自用光伏接入的厂用电，如果备自投或快切装置仍采用常规设置，则当工作电源开关跳闸后，由于光伏系统仍连接在母线上，将会使厂用母线的电压无法快速下降，并将形成孤岛效应。如果防孤岛装置不能将其快速切除，则后续的失电切换将无法按照正常情况动作。对光伏系统来说，会在相对较长的一段时间内，单独接带厂用负载，由于供电和用电的失衡，将使电压和频率偏离额定值运行。这时，如果切换装置采用的是判别工作电源开关位置启动切换的方式，当工作电源跳开后，即由工作电源的常闭接点启动备用电源合闸，合闸瞬间，由于电网侧与母线侧即自用光伏侧电压不同期，会产生环流冲击，损伤设备;如果切换装置采用的是无压判据启动切换的方式，那么当电压高于无压切换的设定值时，则由于无法启动切换而不能快速投用备用电源，使负载较长时间偏离额定参数运行，当电压值低于无压切换的设定值时，会由于备用电源与自用光伏电源不同期而造成冲击环流。
如果当前供电开关在跳闸后能联跳自用光伏的接入开关，则可消除上述影响。
2)母线发生短路故障时的影响
当厂用母线本身发生故障时，会导致进线开关分支过流保护动作，跳闸后将闭锁备用电源自投以防止故障点持续通电。但当母线上接有自用光伏系统时，即使母线的工作、备用电源开关均在跳闸状态，仍可以由光伏系统向母线继续提供故障电流。而由于厂用母线与光伏系统之间有升压变连接，该变压器的短路阻抗相对较大，会使得光伏系统向母线故障点提供的故障电流相对较小，保护动作时限较长，很可能无法快速跳开光伏进线开关，使得故障点持续燃弧，最终导致母线受损加剧，给后续的处理和修复带来难度。如果当前供电开关在跳闸后能联跳自用光伏的接入开关，则可消除上述影响。
3)相应的应对措施
由上所述，设置电源开关跳闸联跳光伏的功能，能够可靠的应对孤岛效应给厂用电带来的风险，有多电源输入的母线，应每个电源开关分别设置联跳回路，联跳功能通过出口压板的投退来实现，以适应厂用电多种运行方式的需要。例如，当工作电源供电时，应将工作电源联跳光伏开关压板投入，无论是正常失电还是故障失电，工作电源跳开后均可联跳光伏进线，不必担心出现孤岛效应。当切换电源时，也应根所现场实际及时调整压板的投退方式，例如，并联方式切换电源时，为防止误跳光伏进线，应在切换前将工、备电源联跳压板全部退出，在切换完成后，及时投入当前供电电源联跳光伏的压板，以适应当前的运行方式。
5.结论
光伏系统并入厂用电运行时，必须考虑光伏孤岛效应的影响，要按照防孤岛装置无法正常动作的情况来设置运行方式和改造联跳回路，防止孤岛效应造成光伏组件和设备的损坏。
参考文献：
雷胜华. 光伏发电系统并网的孤岛检测技术研究[D]. 华北电力大学, 2016
论文作者:朱建
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/3
标签：光伏论文; 母线论文; 电源论文; 孤岛论文; 系统论文; 自用论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第20期论文;