10kV配電網(wǎng)不停電合環(huán)倒切負(fù)荷技術(shù)

黃一

摘 要：本文圍繞合環(huán)倒切負(fù)荷技術(shù)的運(yùn)行條件、運(yùn)行工作流程、潮流分析及操作原則進(jìn)行闡述，提出通過合環(huán)線路最大總負(fù)荷電流的計(jì)算結(jié)果來對(duì)線路的過流保護(hù)定值進(jìn)行驗(yàn)算，并指出合環(huán)線路的相角差、電壓差等對(duì)其的安全影響，以供參考。

關(guān)鍵詞：不停電；減少停電；合環(huán)倒切負(fù)荷技術(shù)

一、合環(huán)運(yùn)行條件

通過開、閉設(shè)備將不同的供電線路按特定規(guī)律將其連成閉合回路稱為環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)可以使環(huán)路中的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)不停電轉(zhuǎn)移，通常情況下以110kV以下進(jìn)行環(huán)網(wǎng)。在對(duì)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行解環(huán)合環(huán)操作中，在符合線路和變壓器本身操作要求基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)操作中每個(gè)環(huán)節(jié)的潮流分部進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)將操作控制在允許范圍內(nèi)。配電網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)“手拉手”功能時(shí)，須滿足以下合環(huán)操作條件：（1）環(huán)網(wǎng)在檢修或是首次合環(huán)后，相位有幾率發(fā)生變化，因此必須保障合環(huán)點(diǎn)雙側(cè)的相位一致；（2）在電磁環(huán)網(wǎng)環(huán)境下，環(huán)網(wǎng)內(nèi)變壓器接線組別差必須為零；（3）確保合環(huán)操作不會(huì)引起環(huán)網(wǎng)元件過載情況；（4）將合環(huán)兩側(cè)電壓偏差調(diào)制最小，不得超過10%；各母線電壓要控制在規(guī)定值之內(nèi)；（5）要選擇環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式相匹配的繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置；（6）須將頻率相差控制在0.1Hz以內(nèi)。

2.合環(huán)運(yùn)行工作

（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

將系統(tǒng)簡(jiǎn)圖畫出，對(duì)電源電壓、主變等參數(shù)進(jìn)行整理、收集工作，以對(duì)相序相位核分析打下良好基礎(chǔ)。另外需注意，早期相角差為30°的主變供電，需要作為特殊方式對(duì)其進(jìn)行說明，采取有角差變壓器的線路須進(jìn)行停電倒電。

（2）合環(huán)點(diǎn)選擇

為提高處理事故的效率，須在每條線路主干上安裝分段開關(guān)，第一臺(tái)開關(guān)安裝在在各變電站出口10kV線路無負(fù)荷位置。按區(qū)域設(shè)置，確保合環(huán)點(diǎn)開關(guān)安裝在交通方便位置，在山區(qū)時(shí)，分段開關(guān)應(yīng)盡量安裝在路邊。此外，位置要根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況均衡配置，將重要、一般負(fù)荷分開。

在選擇合環(huán)點(diǎn)模式中，從上級(jí)電源可分為以下：

①在包含中性點(diǎn)接地閘刀的變電站中，進(jìn)行合環(huán)、解環(huán)操作之前，必須將閘刀合上，操作完畢再將其拉開。

②在單主變帶全母線運(yùn)行環(huán)境下，母聯(lián)與合環(huán)點(diǎn)開關(guān)是并聯(lián)的，當(dāng)母聯(lián)斷開，則通過合環(huán)點(diǎn)將另一端母線的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)供，合環(huán)點(diǎn)、線路因負(fù)荷驟增，其線路和開關(guān)將不能滿足負(fù)荷要求。在雙主變并列或分列運(yùn)行環(huán)境下，合環(huán)點(diǎn)合閘將通過兩條母線的不平衡負(fù)荷，因此需要事件計(jì)算是否滿足線路、開關(guān)要求，倘若主變開關(guān)斷開，將會(huì)造成更大的事故。

③根據(jù)10kV母線中的合環(huán)線路環(huán)境考慮，分為不同段、同段的母線線路合環(huán)，在同段母線線路合環(huán)，合環(huán)操作應(yīng)采用“等電位”，以確保其可靠性。對(duì)不用合環(huán)點(diǎn)進(jìn)行合、解環(huán)要分別進(jìn)行不同的安全預(yù)控措施。

（3）合環(huán)點(diǎn)核相

在合環(huán)操作前，需要通過潮流計(jì)算結(jié)果對(duì)其可能性進(jìn)行審核，利用計(jì)算的合環(huán)電流來有效降低調(diào)度員的失誤幾率和工作任務(wù)量，以確保合環(huán)操作具有實(shí)際依據(jù)，同時(shí)對(duì)操作進(jìn)行指導(dǎo)工作。

在合環(huán)倒切負(fù)荷中，電壓相角差是十分嚴(yán)重的問題，其很大的沖擊電流會(huì)造成系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p壞。10kV配電網(wǎng)的非規(guī)范性建設(shè)，是無法開展合環(huán)倒切負(fù)荷的瓶頸，而目前通過高壓核相儀，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行一次核相，有效簡(jiǎn)化了工作難度。

（1）將高壓核相儀用于10kV線路的合環(huán)點(diǎn)核相，目前應(yīng)用十分廣泛。同相電壓差應(yīng)該接近為零，不同兩相電壓差應(yīng)接近10.5kV，雙側(cè)相對(duì)電壓接近6.06kV，如結(jié)果又誤差，工作人員須確保反復(fù)進(jìn)行核相，知道數(shù)值與以上數(shù)值吻合。

（2）為有效避免交流電源因相位不同產(chǎn)生巨大電流，對(duì)電器設(shè)備造成損傷，須進(jìn)行相位、相序核對(duì)工作，尤其針對(duì)于新運(yùn)行或經(jīng)過改裝的變壓球，必須并列運(yùn)行。此外，與并列相關(guān)的二次回經(jīng)過改動(dòng)、檢修后，也需進(jìn)行相位核對(duì)，確保一次相序相位和二次相序相位都正確，以避免發(fā)生非同期并列。

3.合環(huán)操作潮流分析

（1）計(jì)算合環(huán)點(diǎn)電壓

在合環(huán)后，因?yàn)槠浯嬖诘碾妷翰詈途€路阻抗不同，所以潮流、負(fù)荷都會(huì)進(jìn)行重新分配。結(jié)束合環(huán)后，環(huán)電的電壓差會(huì)消失，電流會(huì)從高壓部分轉(zhuǎn)向低壓部分，一直到電流呈平衡狀態(tài)。若在合環(huán)后，出現(xiàn)合、解環(huán)始末點(diǎn)周邊有較大潮流變化，就會(huì)導(dǎo)致很高的電壓降。

（式1）

在式1中，兩線路總無功用q表示，p表示兩線路總有功，兩線路的總電阻為r，線路的額定電壓為u，兩線路總電抗為x。

（2）計(jì)算平穩(wěn)狀態(tài)合環(huán)電流、沖擊電流

在合環(huán)階段中，合環(huán)點(diǎn)的電壓差以及沖擊電流，其時(shí)間通常僅保持在3～6周波，合環(huán)沖擊電流由非周期分量、周期分量二者組成，在合環(huán)操作發(fā)生后，0.02秒內(nèi)會(huì)產(chǎn)生最大瞬時(shí)值，最大沖擊電流計(jì)算公式如式2：

（式2）

在式2中，最大沖擊電流為IM，電流沖擊系數(shù)為Km、實(shí)際取1.7～1.85，合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流為Im，合環(huán)網(wǎng)內(nèi)總阻為Zm。從式2可得出，環(huán)網(wǎng)總阻抗與合環(huán)的穩(wěn)態(tài)電流成反比，與電壓幅值差成正比，只有當(dāng)速斷保護(hù)裝置和過流保護(hù)足以應(yīng)對(duì)最大沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流的前提下，合環(huán)操作才可以進(jìn)行實(shí)施。

（3）合環(huán)電流要低于額定電流

過流保護(hù)動(dòng)作不可以通過帶電合環(huán)的換流進(jìn)行處罰，須規(guī)定互相連接的線路負(fù)荷，必須要低于額定負(fù)荷的1/2，在兩端的線路電流都超過額定值的情況下，合環(huán)操作不可以進(jìn)行。

（4）調(diào)整相位差和電壓差

合環(huán)點(diǎn)存在相位差以及電壓差，是造成合環(huán)電流增高，電路設(shè)施損壞的主要原因。針對(duì)這種情況 ，可通過無功補(bǔ)償容量的改變、變壓器分接頭的調(diào)整、將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行改變以及復(fù)合調(diào)整的方法將換流分部進(jìn)行有效控制，使其滿足合環(huán)操作要求。

4.合環(huán)操作原則

合環(huán)操作，須要先分析合環(huán)電流是否復(fù)合安全操作，隨后進(jìn)行合解環(huán)操作，其操作原則如下。

（1）雙回路或環(huán)裝網(wǎng)絡(luò)相位必須相同，才能進(jìn)行合環(huán)操作。

（2）對(duì)初次進(jìn)行合環(huán)、并且為兩個(gè)站的線路，須先對(duì)其進(jìn)行潮流計(jì)算，確保滿足合環(huán)條件，額定電壓須低于30°、電壓差低于10%。

（3）對(duì)不同變電站的合環(huán)操作，須將帶有的中性點(diǎn)接地閘刀合上，將10kV母線電壓調(diào)整至接近，再進(jìn)行合環(huán)、解環(huán)操作。

（4）兩個(gè)變電站進(jìn)行合環(huán)、解環(huán)操作前，須確保各元件潮流變化低于系統(tǒng)穩(wěn)定、設(shè)備、繼電保護(hù)限額，同時(shí)考慮原件使用狀態(tài)。電壓變動(dòng)須在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行，必要時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)整潮流，將合環(huán)、解環(huán)波動(dòng)減少。

（5）必須使用開關(guān)進(jìn)行合環(huán)、解環(huán)操作。

（6）因配網(wǎng)變化快，因此每次合環(huán)操作前須進(jìn)行核相作業(yè)，須將斷開的聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)為冷備用。

5.效益分析計(jì)算

結(jié)語

合環(huán)操作可有效減少用電用戶因停電次數(shù)、停電時(shí)間造成的損失，可在不停電或減少停電的情況下進(jìn)行作業(yè)，不但有利于電網(wǎng)企業(yè)方便與檢修和維護(hù)，更可有效實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以及塑造良好的社會(huì)形象。環(huán)網(wǎng)線路，在通過核相、安全校核的基礎(chǔ)上，只要供電企業(yè)充分掌握其不同的運(yùn)行方式相關(guān)要求和限制條件，就可將合環(huán)倒切負(fù)荷技術(shù)應(yīng)用，以提高供電可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙飛. 簡(jiǎn)析10kV配電網(wǎng)中合環(huán)倒切負(fù)荷技術(shù)的運(yùn)用[J]. 山東工業(yè)技術(shù)， 2016（21）：199-199.