10kV配網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)電計(jì)算模型與試驗(yàn)分析

陳桂強(qiáng)

摘要：文章針對(duì)某10kV配網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)電環(huán)流試驗(yàn)，建立模型并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，研究電磁合環(huán)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)影響，提出了一些減小合環(huán)電流的措施，并且重點(diǎn)對(duì)10kV配網(wǎng)的電磁合環(huán)方法進(jìn)行介紹。文章以等值的計(jì)算模型建立為基礎(chǔ)，依據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果分析與BPA潮流計(jì)算來探究配網(wǎng)的合環(huán)操作時(shí)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行所產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；電磁合環(huán)；計(jì)算模型

中圖分類號(hào)：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0113-02

目前區(qū)域電網(wǎng)合環(huán)操作不同的分區(qū)之間常用“先斷后合”的方法，在操作過程中減少供電的連續(xù)性，可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)短期停電。合并環(huán)開關(guān)電源模式的電流使用時(shí)會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，目前，由于技術(shù)分析的方法還不是很多，對(duì)電進(jìn)行合環(huán)的具體操作的調(diào)度人員只能根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)，沒有可供參考的系統(tǒng)運(yùn)作的操控原理，調(diào)度員不好把握而存在一定風(fēng)險(xiǎn)。由于受到系統(tǒng)運(yùn)行的模式和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)影響，極易出現(xiàn)因過多過載繼電器故障導(dǎo)致的設(shè)備運(yùn)行不正常，出現(xiàn)電流超標(biāo)引起短路現(xiàn)象，從而引發(fā)事故風(fēng)險(xiǎn)影響到整個(gè)電網(wǎng)的安全性。

1 環(huán)流原因分析

合環(huán)操作，使配電網(wǎng)的供電可靠性能得以提升，但在環(huán)電流的過電流保護(hù)電力系統(tǒng)中，仍存有潛在的危險(xiǎn)，具體分析如下：

（1）進(jìn)行合環(huán)操作會(huì)對(duì)兩側(cè)的環(huán)變電站母線（10kV）電壓差帶來影響而形成環(huán)流，環(huán)流由穩(wěn)定狀態(tài)下的電流和瞬時(shí)電流兩部分組成，電流的大小和電壓差成正比例關(guān)系，其中包括相位角和振幅在內(nèi)；此外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，如閃電或因短路產(chǎn)生的跳閘，這時(shí)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)很可能會(huì)有大量電流通過，將不可避免地進(jìn)入到保護(hù)動(dòng)作，造成較大面積的停電。

（2）變電站（10kV）母線系統(tǒng)的短路阻抗也會(huì)對(duì)環(huán)流產(chǎn)生較大的影響，就算在母線電壓值相等的條件下同樣可能產(chǎn)生較大環(huán)流。這一細(xì)節(jié)往往被工作人員疏忽，從而造成合環(huán)操作的失敗。

2 環(huán)流試驗(yàn)簡況

以深圳羅湖地區(qū)的110kV洪湖站母線（10kVⅡA）F17和110kV寶安站母線（10kVⅢ）F27來做合環(huán)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行不同片區(qū)與同一片區(qū)分別做兩次試驗(yàn)。

合環(huán)操作以220kV的羅湖站、220kV的中興站和110kV的洪湖站以及110kV的寶安站的運(yùn)行方式為例，羅湖站：（110kV1M、2M）的母線以母聯(lián)開關(guān)來操控并列運(yùn)行，中興站：（110kV1M、2M、5M、6M）的母線以母聯(lián)與分段開關(guān)來操控并列運(yùn)行，寶安站：（110kV1M、2M）的母線為分列運(yùn)行，在試驗(yàn)中分別采取兩種方式來進(jìn)行，一種為直接測量，另一種為饋線位于變電站（910kV）母線的電壓與相角及饋線初始的負(fù)荷來進(jìn)行推算，該變電站（10kV）的母線電壓、相角則由調(diào)度員潮流計(jì)算之后提供。

試驗(yàn)1為羅湖的配網(wǎng)合環(huán)：羅湖線靠羅湖站來供電，進(jìn)行中興站側(cè)開關(guān)的熱備用；而洪湖站（F17）與寶安站（F27）都由羅湖站供電。

試驗(yàn)2為中興-羅湖電網(wǎng)合環(huán)：中興線靠迎中興站來供電，進(jìn)行羅湖站側(cè)開關(guān)的熱備用；將洪湖站（F17）轉(zhuǎn)為中興站來供電，寶安站仍保持羅湖站來供電。

3 合環(huán)網(wǎng)絡(luò)等值及仿真計(jì)算

3.1 合環(huán)網(wǎng)絡(luò)等值

將1V相角假設(shè)為δ12，R0+jX0，為去掉兩合環(huán)支路阻抗以外的合環(huán)端口上的等值阻抗，假設(shè)總阻抗為R+jX、P1+jQ1、P2+jQ2分別來自10kV母線端位于2條合環(huán)饋電線上的輸送功率最大。其中Vp1、Vp2分別看作合環(huán)開關(guān)兩端上的電壓，I10、I20分別看做2條饋線上的初始電流，經(jīng)電路原理進(jìn)行如下計(jì)算：

其中：

合環(huán)兩側(cè)電壓差異引起的環(huán)流：

饋線1初始電流為：

饋線2初始電流為：

合環(huán)后流經(jīng)饋線1的電流：；合環(huán)后流經(jīng)饋線2的電流：。

3.2 合環(huán)前后變化潮流的對(duì)比

從下表中合環(huán)的前后潮流的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）兩條饋線電流的幅值的和高于進(jìn)行合環(huán)前的電流，（2）一回饋線功率的因數(shù)僅僅提高了1左右，而另一回的因數(shù)值卻降低了0.5左右；（3）饋線有功、無功潮流方向正好相反。

4 減小合環(huán)電流措施的具體分析

4.1 合環(huán)轉(zhuǎn)供電前潮流計(jì)算

充分利用地調(diào)EMS在線潮流計(jì)算軟件，對(duì)變電站的各段母線上的電壓相角進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)地調(diào)轉(zhuǎn)給配調(diào)，可將變電站上各段母線的電壓相角的差計(jì)算出來，或用配網(wǎng)自身潮流計(jì)算軟件，便可把計(jì)算結(jié)果作為初始條件下的配電網(wǎng)潮流來進(jìn)行計(jì)算。

4.2 選擇在負(fù)荷較輕時(shí)進(jìn)行合環(huán)轉(zhuǎn)供電

向負(fù)荷傳輸功率能引起母線之間的相位差，通過潮流的計(jì)算結(jié)果可表明，在保證合環(huán)點(diǎn)兩端的母線幅值不產(chǎn)生變化的前提下，相位差減小使合環(huán)點(diǎn)的電壓差與合環(huán)電流有明顯的降低現(xiàn)象。因此，兩10kV母線上的負(fù)荷差別甚微。如果10kV母線的負(fù)荷越小，環(huán)流則越小，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊影響也將會(huì)越小。為確保供電的連續(xù)性和可靠性，在進(jìn)行合環(huán)操時(shí)一定要在用電的低谷期進(jìn)行。

4.3 調(diào)節(jié)變壓器變的比值

在系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定，運(yùn)行方式與負(fù)荷被確定的情況下，在各節(jié)點(diǎn)上的相角變化基本可看作零。由此可見，合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)的電壓幅值的控制同樣為控制合環(huán)點(diǎn)電壓差的一種手段。對(duì)變壓器分接頭位置實(shí)施條換，也就是重新調(diào)整，使合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)的電壓差降至最低，從而達(dá)到合環(huán)電流的減小目的。

4.4 限流電抗器的投入

電網(wǎng)內(nèi)使用的電抗器據(jù)布置的需求分為：垂直、水平和品字形三種裝配。遇到電力系統(tǒng)發(fā)生短路或者電流出現(xiàn)增大時(shí)，為抑制短路的電流，往往會(huì)出現(xiàn)斷路器以電抗器串聯(lián)方式來起到短路時(shí)阻抗增大的效果，同時(shí)，因?yàn)殡娍蛊鞯碾妷航档姆忍?，?duì)母線的電壓會(huì)產(chǎn)生維護(hù)作用。對(duì)配電網(wǎng)的合環(huán)操作會(huì)有較大沖擊電流產(chǎn)生，限流電抗器的投入對(duì)維持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有很好的作用。

5 結(jié)語

（1）以滿足技術(shù)條件作為基礎(chǔ)，10kV線路可以進(jìn)行合環(huán)操作。合環(huán)條件、線路的負(fù)荷和載流量密切相關(guān)，其中也包括母線電壓與相角等，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析后計(jì)算。

（2）合環(huán)開關(guān)均在雙方可預(yù)見的電壓、相角差以及饋線初始的負(fù)載條件下，用等值的網(wǎng)孔計(jì)算方法來計(jì)算合環(huán)潮流，其中的精度可滿足工程要求。變電站的相角可由調(diào)度員潮流提供，合環(huán)開關(guān)的兩側(cè)電壓值和相角差由開關(guān)現(xiàn)場測量或從饋線的變電站母線上的電壓值和相角差的推算中得到。

（3）合環(huán)潮流因受到電壓和相角的影響很大，需將電壓、相角以及潮流計(jì)算的精度盡可能地提高，還應(yīng)準(zhǔn)確地反應(yīng)環(huán)路阻抗參數(shù)以及饋線負(fù)荷具體的分布情況，并在開關(guān)的兩側(cè)測量條件不成熟以及電壓與相角測量的誤差太大的情況下，需要調(diào)度員進(jìn)行潮流計(jì)算得出母線相角的參數(shù)，若計(jì)算其他不同的片網(wǎng)時(shí)一定要提高外網(wǎng)的等值精

準(zhǔn)度。

（4）合環(huán)操作中，受環(huán)流的影響，饋線有功、無功負(fù)荷會(huì)重新進(jìn)行分配，饋線電流幅值之和很有可能高于初始的電流，一回饋線的功率會(huì)使因數(shù)提高在0.9之上，而另一回的饋線功率也會(huì)使因數(shù)下降到0.5左右。

參考文獻(xiàn)

[1] 于建輝，周浩，陸華.杭州10kV配電網(wǎng)合環(huán)問題的研究[J].機(jī)電工程，2007，24（10）：54-57.

[2] 夏翔，熊軍，胡列翔.地區(qū)電網(wǎng)的合環(huán)潮流分析與控制[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（22）：76-80.

[3] 苑捷.北京城區(qū)配電網(wǎng)合環(huán)分析[D].華北電力大學(xué)，2007.

[4] Lou vanderSluis，王一宇，周于邦.電力系統(tǒng)暫態(tài)

[M].北京：中國電力出版社，2003.