3. 配电网结构与运行特征

要理解分布式电源接入后配电网会发生什么，必须先回到配电网本身的“骨架”和“运行方式”。配电网与输电网最大的不同，在于它长期以辐射状结构和开环运行为基本形态，这一形态决定了电压分布规律、潮流方向，也决定了分布式电源接入后问题出现的根源。

一、辐射状网络：单向供电的树状骨架

配电网从变电站母线出发，经馈线、分段开关、分支线、配变，最终到达用户负荷，整体呈树状结构。以一条 10 kV 馈线为例：变电站 10 kV 母线 → 馈线首端断路器 → 主干线（架空绝缘线或电缆）→ 分段开关 → 分支线 → 配电变压器（10 kV/0.4 kV）→ 低压线路 → 用户。这条链路上没有环网电源，任一节点只有一个电源方向，因此称为“辐射状”。

辐射状结构带来两个直接后果：一是潮流方向单一，功率从变电站流向末端负荷；二是供电可靠性依赖单一通道，主干线故障会导致其下游全部停电。为兼顾可靠性与经济性，实际配电网采用“闭环设计、开环运行”——线路按环网或联络方式建设，但正常运行时在联络开关处断开，形成多个独立辐射状供电子网。

二、开环运行：正常断点与故障转供

开环运行的核心是“常开联络开关”。正常运行时，联络开关处于分闸位置，每条馈线各自独立供电；当某条馈线故障或检修时，通过合上联络开关，由相邻馈线转供部分负荷。这一过程涉及“故障隔离—非故障区恢复—联络转供”三个动作，是配电网自愈的基础。

开环运行还决定了短路电流水平和保护配合：正常运行时系统阻抗大、短路电流小；一旦合环或分布式电源接入，短路电流路径增多，原有保护定值可能失效。因此，分布式电源接入前必须核算开环点位置、转供能力与保护配合。

三、电压分布：沿馈线的“先降后升”规律

辐射状馈线正常运行时，电压从首端向末端逐渐降低。设首端电压为 U₀，沿线单位长度阻抗为 r+jx，负荷电流为 I，则距首端 l 处的电压降近似为 ΔU ≈ I(r cosφ + x sinφ)l。负荷越重、线路越长、功率因数越低，末端电压越低。工程上要求 10 kV 母线电压偏差不超过 ±7%，低压用户不超过 +7%/−10%。

分布式电源接入后，电压分布会改变。当 DG 出力较大且靠近末端时，末端电压可能被抬高，甚至出现“先降后升”的 U 形分布：首端到 DG 接入点电压下降，DG 接入点到末端电压回升。若 DG 出力超过本地负荷，还会出现反向潮流，使接入点电压进一步升高，可能超过上限。

四、潮流方向变化：从单向到双向

传统配电网潮流从变电站流向负荷，方向固定。分布式电源接入后，若 DG 出力大于本地负荷，剩余功率将向上游馈线倒送，形成双向潮流。双向潮流会带来三个问题：一是保护方向性，原有过流保护可能误动或拒动；二是电压调节困难，调压器、电容器组按单向潮流整定，反向潮流下调节方向相反；三是计量与结算，需采用双向计量表计。

以一条 10 kV 馈线为例：主干线负荷 2 MW，某节点接入 1.5 MW 光伏。晴天中午光伏满发时，该节点净注入 1.5 MW，若本地负荷仅 0.5 MW，则 1 MW 功率反向送入上游，导致首端到该节点之间潮流反向。此时若线路保护仍按单向整定，可能无法正确切除故障。

五、分布式电源接入后的关键问题

综合上述结构、运行与电压特征，DG 接入后需重点关注以下问题：

• 电压越限：DG 出力大时末端电压升高，可能超过 1.07Uₙ；出力小时电压又可能偏低，需协调调压手段。
• 反向潮流与保护配合：双向潮流使过流保护失去方向选择性，需加装方向元件或采用纵联保护。
• 短路电流变化：DG 提供额外短路电流，可能超过开关遮断容量，需重新核算。
• 孤岛效应：电网失电后 DG 仍向局部负荷供电，威胁检修人员安全，必须配置防孤岛保护。
• 电能质量：逆变器型 DG 产生谐波，可能引起电压波动与闪变。
• 开环点与转供能力：DG 接入后，联络转供时的潮流分布改变，需重新校验转供容量。