电气工程中的孤岛是什么？

在电力系统中，孤岛是一个重要的概念。

定义

电力系统中的孤岛是指在电网失压后，电力系统中的一部分与主电网分离，形成一个相对独立的、由分布式电源（如太阳能光伏电池、风力发电机、小型柴油发电机等）、负荷和配电线路等组成的自给供电的小电网。这个小电网就像大海中的孤岛一样，与外部主电网失去了电气连接，但仍能维持自身内部的电力供应。

形成原因

• 故障导致：当电力系统发生故障，如输电线路短路、变电站设备故障等，为了防止故障范围扩大，保护装置会自动动作，将故障区域与主电网隔离。如果此时该区域内有分布式电源正在运行，并且其容量能够满足部分或全部负荷需求，就可能形成孤岛。
• 自然因素：自然灾害如地震、飓风、洪水等可能会破坏输电线路和变电站等电力设施，导致主电网供电中断。而分布式电源在这种情况下仍有可能继续运行，从而形成孤岛。
• 人为操作：在电力系统的检修、维护或调试过程中，如果工作人员误操作，将部分线路或设备与主电网断开，同时分布式电源仍在工作，也可能形成孤岛。

分类

• 有意孤岛：是指在电力系统规划和设计阶段就考虑到的情况，通过合理的控制策略和设备配置，使分布式电源在特定条件下能够与主电网分离，形成独立运行的孤岛，以提高供电的可靠性和稳定性。例如，一些对供电可靠性要求极高的场所，如医院、数据中心等，会配备分布式电源，并设计有意孤岛运行模式，在主电网停电时能够迅速切换到孤岛运行，保障重要负荷的持续供电。
• 无意孤岛：是指在电力系统运行过程中，由于故障、自然因素或人为操作等原因意外形成的孤岛。这种孤岛往往没有经过预先的规划和设计，可能会给电力系统的运行和维护带来诸多问题。

影响

• 对电力系统的影响
  • 保护装置误动作：孤岛运行时，其电压和频率可能与主电网不同，这会导致保护装置检测到的电气参数发生变化，从而可能引起保护装置的误动作，进一步影响电力系统的正常运行。
  • 电网恢复困难：当主电网故障修复后，需要重新与孤岛进行并网操作。但由于孤岛的电压、频率和相位等参数可能与主电网不匹配，并网过程可能会产生冲击电流和电压波动，给电网恢复带来困难，甚至可能损坏电力设备。
• 对人员安全的影响：孤岛的存在可能会使维修人员误以为线路已经停电，从而在不知情的情况下进行检修工作，这会给维修人员带来触电的危险，严重威胁人身安全。
• 对用户的影响：无意孤岛运行时，由于分布式电源的容量和稳定性有限，可能无法满足所有负荷的需求，导致部分用户停电或供电质量下降，如电压波动、频率偏差等，影响用户的正常用电。