配电线路不停电合环转供电可行性分析叶圣鹏

配电线路不停电合环转供电可行性分析叶圣鹏

叶圣鹏

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000）

摘要：10kV配电网直接面对用户，直接关系到用户的安全、可靠用电。配电网在倒负荷或线路检修时，通过合、解环操作可以减少停电时间，提高供电可靠性，但因此引起的环流，对配电网的安全运行有很大的影响。本文对10kV配电网合环转供电操作的可行性进行分析，并通过广州番禺供电局的配网转供电调度操作实例说明其可行性。

关键词：不停电；合环；供电；分析

引言

随着城市的发展和人民生活水平的不断提高，用户对供电可靠性的要求越来越高，如何通过科学的手段来尽量的减少用户的停电次数和时间就成为我们迫切需要解决的问题。因此如果能准确的计算出合环电流对调度员判断合环操作的可行性是非常有意义的。

1配网合环点模式分类

配电网合环操作从合环点追朔到上游电源可以分为五种模式：同一个110kV变电站同一条10kV母线供电的10kV线路合环、同一个220kV变电站、110kV变电站10kV不同母线供电的10kV线路合环、不同220kV变电站同一个110kV变电站不同10kV母线供电的10kV线路合环、同一220kV变电站不同110kV变电站供电的10kV线路合环、不同220kV变电站不同110kV变电站供电的10kV线路合环。

2合环操作时产生环流的原因

配网进行合环操作时合环开关的两侧电源一般处于分列运行状态，但它们的上级电源（也许是上上级电源）应该是并列的，合环操作时产生环流主要有以下两个原因：

①合环开关两侧变电所10kV母线的电压差产生环流。如果两侧变电所10kV母线对系统的短路阻抗比较接近，合环时的环流则较小。

②合环开关两侧变电所10kV母线对系统的短路阻抗不同产生环流。合环操作时合环开关两侧变电所的10kV母线电压数值即使相同但对系统的短路阻抗差异较大时会产生很大的环流，合环的风险较大。

310kV配电网合环转供电操作的可行性分析

3.1环网的并解列

环形网络常由同一电压等级的线路组成，也有的包括变压器，由不同电压等级的线路组成。环网的并解列也称为合环、解环操作，除应符合线路和变压器本身操作的一般要求，还具有自身的特点，其中最主要的是争取预计操作中每一步骤的潮流分布，以及如何在操作中控制又不超过各元件允许范围。

合环操作必须满足下列条件：①相位一致。在初次合环或进行可能引起相位变化的检修之后合环操作，必须先进行相位的测定。②调整使其电压差（绝对值）至最小，最大允许电压差为20%，特殊情况下，环网并列最大电压差不应超过30%。③系统环状并列时，应注意并列处两侧电压向量间的角度差，对整个环网内变压器结线角度必须为零。对潮流分布产生的功率角，其允许数值应根据环网设备容量、继电保护等限制而定。有条件时，操作前应检查相角差和电压差并估算合环潮流。特殊情况下，为避免停电切换的损失负荷，如环路的内阻抗较大，须计算校验继电保护不会误动作及有关环路设备不过载，允许变压器的结线差30度进行并环操作。④合环后各元件不过载，各结点电压不超过规定值。⑤系统继电保护应适应环网的方式。

解环操作时主要考虑解环后引起的潮流电压变化、负荷转移，以及自动装置、继电保护的改变等。

3.2在转供电时进行10kV配电线路的合环操作

为了保证配电网的供电连续性，在转供电过程中经常进行两条线路的合环转供电操作。本文以10kV馈线F1前段线路检修停电，后段线路转由馈线F2供电为例，分析10kV配电线路合环转供电操作的可行性。

（1）两条10kV馈线均由同一段10kV母线供电

当两条10kV馈线的电源侧均由同一段10kV母线供电时，那么这两条馈线在联络点处基本上具备了频率、相序、相位相同，电压相角、电压大小非常接近的合环操作条件，此时若要将其中一条馈线F1的部分线路转由另一条馈线F2供电，如图1，则转供电操作步骤如下：①在馈线F1与馈线F2的线路联络点处进行高压对相，证实相序、相位正确；②合上馈线F1与馈线F2的联络开关；（闭环操作）③切开变电站内馈线F1（701）开关；（解环操作）④拉开馈线F1线路上的分段开关。

现在分析一下在合环操作时流过联络开关的环流大小：设闭环前F1负荷电流为I1，F2负荷电流为I2，合环后F1负荷电流为I1，F2负荷电流为I2，流过联络开关的合环电流为I环，若两条线路的阻抗相等时，则有：

根据上式可知，流过联络开关的闭环电流I环肯定小于馈线负荷电流I1或I2，因此继电保护不需要重新进行设置，也不影响系统的稳定性，可行性极高。

转供电操作第一项“进行高压对相”是为了防止两条馈线从变电站至联络点处部分线路的相序调错，因为在10kV配电网上，经常进行线路改造、迁移、检修等工作，若在两条馈线的相序、相位不符时进行闭环操作会发生短路事故。第三项用变电站的断路器进行解环操作，可以可靠地切断开环电流。通过上述操作，就可以将馈线F1的前段线路停电，而后段线路则可以在不停电的情况下转为由馈线F2供电。

（2）两条10kV馈线由同一个变电站的不同10kV母线供电

110kV变电站的10kV侧的典型结线方式为单母线分段的结线方式，两段10kV母线之间通常会装设一个母线分段开关，现以此为例，如图2，分析一下将馈线F1前段线路停电，后段线路转由同一个变电站不同10kV母线供电的馈线F2供电的转供电操作步骤：①在馈线F1与馈线F2的线路联络开关处进行高压对相，证实相序、相位正确；②合上变电站内10kV母联开关；③合上馈线F1与馈线F2的线路联络开关；④切开馈线F1（701）开关；⑤切开变电站内10kV母联开关；⑥拉开馈线F1线路上的分段开关。

第二项操作“合上变电站内10kV母联开关”的作用是：假设变电站内两台主变的110kV电源线路均属于同一个110kV电网系统，且两台主变的型号一致，可是由于两台主变的电压抽头位置可能不一致，导致变压器10kV侧存在电压差，或者两台主变所带的负荷不同，即两台主变的潮流分布不一样，则两台变压器在10kV侧进行并列操作时，并列开关会流过很大的环流，而变电站内的10kV母联开关则可以顺利流过环流。当合上变电站内的10kV母联开关后，再合上馈线F1与馈线F2的线路联络开关，则相当于在两条10kV馈线上进行合环操作，此时线路F1与F2及其联络开关均可避免流过较大的的环流。要注意在合上变电站内10kV母联开关之前，必须确认两台主变的110kV电源线路属于同一110kV电网系统。

（3）两条10kV馈线由不同的变电站供电

现在分析当两条10kV馈线由不同变电站供电时进行环网转供电操作的可行性。首先分析当两条10kV馈线由不同变电站供电时进行合环转供电操作时流过联络开关的环流大小。

设合环转供电操作前两台主变接于同一110kV电网，两台主变的变低电流分别为IB1、IB2，两条馈线的电流分别为I1、I2，则两条母线上其余的负荷总和I母1、I母2分别为：两条10kV母线电压分别为U1、U2，两台主变的阻抗分别为ZB1、ZB2，两台主变110kV侧之间的阻抗为Z11，两条馈线的阻抗分别为Z1，Z2，合环转供电操作后两台主变的变低电流分别为IB1、IB2，两条馈线的电流分别为I1、I2，若两条线路上的阻抗很小时，则有：

设流过联络开关的环流为I环，I环大小应等于两条10kV母线电压差所引起的环流I环1与两台主变所带负荷不同引起的环流I环2的叠加。即：

从上式可知，当两条10kV馈线所在母线的电压相差较远或两台主变电流相差较大时在合环操作时均会引起较大的环流。因此，若要在两条由不同变电站供电的10kV馈线上进行合环转供电操作时需要考虑的因素有：①保证两条馈线的110kV侧的电网属于同一电力系统，严禁在10kV电网的非同期并列点上进行两个不同电力系统的并列操作；②在两条馈线的联络点处的相序、相位必须相同，电压差一般不超过20%，相角差一般不超过30度，因此最好在该闭环点处安装同期装置，以便检查相角差和电压差；③要确保闭环操作后各环节的潮流变化不超过继电保护整定、系统稳定、设备容量等的限额。

4合环操作前应采取的措施

4.1由于配网线路改造频繁，凡遇到大的配网改造，配网运行单位应及时在配网联络开关处核相，确保联络开关两侧相序、相位一致。

4.2配网运行单位应定期核查配网设备参数正确，包括联络开关的遮断容量、导线、电缆的型号、长度。并上报调通中心备案。

4.3对于同一个110kV变电站同一条10kV母线供电的10kV线路合环模式，在负荷较低时段，由于合环点电压差较小，一般可直接合环。

4.4对于由同一个220kV变电站、110kV变电站供电，10kV不同母线供电的10kV线路合环，必要时合上10kV母联开关后，再进行10kV配网联络开关合环。

4.5对于不同220kV变电站同一个110kV变电站不同10kV母线供电的10kV线路合环、同一220kV变电站不同110kV变电站供电的10kV线路合环、不同220kV变电站不同110kV变电站供电的10kV线路合环。应开展配网合环潮流计算，为配网合环倒负荷提供理论依据。

5改进措施和建议

配电网合环操作重要的一点就是进行配电网的潮流计算，如果在进行合环操作时进行整个网络的潮流计算，这样配网合环操作实施起来就比较容易。但现在配电自动化正在发展阶段，配网开关没有实现“三遥”，配网开关没有实时遥测数据，目前的OPEN3000系统中高级应用软件还不能实现实时的在线潮流计算。其次，配电网运行方式相对主网变化较快，一些配网线路长度和型号也不是特别准确。这为潮流计算的准确性埋下隐患。下一步我们将针对配网合环操作的特点，与远动专业及厂家联系，我们可以将合环操作简化为一个模版，将典型的合环点建立一个虚厂、简化网络等值模版，在建立合环模版后，我们可以将之应用到现有的自动化系统中，我们可以将配网的合环点的模板进行保存并将相关基础数据录入并保存，每次在进行合环操作时载入相关的基础数据，从SCADS系统中读入负荷数据，在界面上点击开关“开关合”就可以触发合环电流的计算。调度员可以根据计算的结果来审核合环操作的可行性，这样可以提高合环电流计算的精度，势必可以减轻调度员的工作任务，也为合环操作提供了理论上的判据，为实际操作起到指导作用。再次，运方专业应定期对一些典型的配电网络进行潮流理论计算，并对计算结果进行分析，提出配网合环操作的理论建议。

综上所述，合环操作有利于减少用户的停电次数和时间，有利于电网的计划检修和运行方式变更，有利于实现供电企业与用户的双赢，在进行验算和安全校核的基础上，对于具备条件的环网线路，我们只要充份掌握不同运行方式的要求及限制条件，进行10kV环网线路合环操作是必要的，也是可行的！

参考文献

[1]杨期余.配电网络[M].北京：中国电力出版社，1998.

[2]钱兵，程浩忠，杨镜菲.电网合环辅助决策软件研究[J].电力自动化设备，2002，22（03）：8-11.

[3]广州番禺供电局2008年配电网运行分析工作总结[Z].

[4]陈胜强刘振林林文健10kV线路不停电合环转供电人身设备风险分析.

项目名称

配电线路不停电合环转供电以及自动合环装置研究。

项目编号

031900KK52180063。