10kV配電網不停電合環倒切負荷技術

黃一

摘 要：本文圍繞合環倒切負荷技術的運行條件、運行工作流程、潮流分析及操作原則進行闡述，提出通過合環線路最大總負荷電流的計算結果來對線路的過流保護定值進行驗算，并指出合環線路的相角差、電壓差等對其的安全影響，以供參考。

關鍵詞：不停電；減少停電；合環倒切負荷技術

一、合環運行條件

通過開、閉設備將不同的供電線路按特定規律將其連成閉合回路稱為環網。環網可以使環路中的負荷實現不停電轉移，通常情況下以110kV以下進行環網。在對環網進行解環合環操作中，在符合線路和變壓器本身操作要求基礎上，應對操作中每個環節的潮流分部進行預測，同時將操作控制在允許范圍內。配電網在實現“手拉手”功能時，須滿足以下合環操作條件：（1）環網在檢修或是首次合環后，相位有幾率發生變化，因此必須保障合環點雙側的相位一致；（2）在電磁環網環境下，環網內變壓器接線組別差必須為零；（3）確保合環操作不會引起環網元件過載情況；（4）將合環兩側電壓偏差調制最小，不得超過10%；各母線電壓要控制在規定值之內；（5）要選擇環網運行方式相匹配的繼電保護、安全自動裝置；（6）須將頻率相差控制在0.1Hz以內。

2.合環運行工作

（1）系統簡圖

將系統簡圖畫出，對電源電壓、主變等參數進行整理、收集工作，以對相序相位核分析打下良好基礎。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其進行說明，采取有角差變壓器的線路須進行停電倒電。

（2）合環點選擇

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，第一臺開關安裝在在各變電站出口10kV線路無負荷位置。按區域設置，確保合環點開關安裝在交通方便位置，在山區時，分段開關應盡量安裝在路邊。此外，位置要根據負荷的實際情況均衡配置，將重要、一般負荷分開。

在選擇合環點模式中，從上級電源可分為以下：

①在包含中性點接地閘刀的變電站中，進行合環、解環操作之前，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行環境下，母聯與合環點開關是并聯的，當母聯斷開，則通過合環點將另一端母線的負荷進行轉供，合環點、線路因負荷驟增，其線路和開關將不能滿足負荷要求。在雙主變并列或分列運行環境下，合環點合閘將通過兩條母線的不平衡負荷，因此需要事件計算是否滿足線路、開關要求，倘若主變開關斷開，將會造成更大的事故。

③根據10kV母線中的合環線路環境考慮，分為不同段、同段的母線線路合環，在同段母線線路合環，合環操作應采用“等電位”，以確保其可靠性。對不用合環點進行合、解環要分別進行不同的安全預控措施。

（3）合環點核相

在合環操作前，需要通過潮流計算結果對其可能性進行審核，利用計算的合環電流來有效降低調度員的失誤幾率和工作任務量，以確保合環操作具有實際依據，同時對操作進行指導工作。

在合環倒切負荷中，電壓相角差是十分嚴重的問題，其很大的沖擊電流會造成系統的嚴重損壞。10kV配電網的非規范性建設，是無法開展合環倒切負荷的瓶頸，而目前通過高壓核相儀，對配電網進行一次核相，有效簡化了工作難度。

（1）將高壓核相儀用于10kV線路的合環點核相，目前應用十分廣泛。同相電壓差應該接近為零，不同兩相電壓差應接近10.5kV，雙側相對電壓接近6.06kV，如結果又誤差，工作人員須確保反復進行核相，知道數值與以上數值吻合。

（2）為有效避免交流電源因相位不同產生巨大電流，對電器設備造成損傷，須進行相位、相序核對工作，尤其針對于新運行或經過改裝的變壓球，必須并列運行。此外，與并列相關的二次回經過改動、檢修后，也需進行相位核對，確保一次相序相位和二次相序相位都正確，以避免發生非同期并列。

3.合環操作潮流分析

（1）計算合環點電壓

在合環后，因為其存在的電壓差和線路阻抗不同，所以潮流、負荷都會進行重新分配。結束合環后，環電的電壓差會消失，電流會從高壓部分轉向低壓部分，一直到電流呈平衡狀態。若在合環后，出現合、解環始末點周邊有較大潮流變化，就會導致很高的電壓降。

（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）計算平穩狀態合環電流、沖擊電流

在合環階段中，合環點的電壓差以及沖擊電流，其時間通常僅保持在3～6周波，合環沖擊電流由非周期分量、周期分量二者組成，在合環操作發生后，0.02秒內會產生最大瞬時值，最大沖擊電流計算公式如式2：

（式2）

在式2中，最大沖擊電流為IM，電流沖擊系數為Km、實際取1.7～1.85，合環穩態電流為Im，合環網內總阻為Zm。從式2可得出，環網總阻抗與合環的穩態電流成反比，與電壓幅值差成正比，只有當速斷保護裝置和過流保護足以應對最大沖擊電流和穩態電流的前提下，合環操作才可以進行實施。

（3）合環電流要低于額定電流

過流保護動作不可以通過帶電合環的換流進行處罰，須規定互相連接的線路負荷，必須要低于額定負荷的1/2，在兩端的線路電流都超過額定值的情況下，合環操作不可以進行。

（4）調整相位差和電壓差

合環點存在相位差以及電壓差，是造成合環電流增高，電路設施損壞的主要原因。針對這種情況 ，可通過無功補償容量的改變、變壓器分接頭的調整、將網絡參數進行改變以及復合調整的方法將換流分部進行有效控制，使其滿足合環操作要求。

4.合環操作原則

合環操作，須要先分析合環電流是否復合安全操作，隨后進行合解環操作，其操作原則如下。

（1）雙回路或環裝網絡相位必須相同，才能進行合環操作。

（2）對初次進行合環、并且為兩個站的線路，須先對其進行潮流計算，確保滿足合環條件，額定電壓須低于30°、電壓差低于10%。

（3）對不同變電站的合環操作，須將帶有的中性點接地閘刀合上，將10kV母線電壓調整至接近，再進行合環、解環操作。

（4）兩個變電站進行合環、解環操作前，須確保各元件潮流變化低于系統穩定、設備、繼電保護限額，同時考慮原件使用狀態。電壓變動須在規定范圍內進行，必要時實現調整潮流，將合環、解環波動減少。

（5）必須使用開關進行合環、解環操作。

（6）因配網變化快，因此每次合環操作前須進行核相作業，須將斷開的聯絡開關轉為冷備用。

5.效益分析計算

結語

合環操作可有效減少用電用戶因停電次數、停電時間造成的損失，可在不停電或減少停電的情況下進行作業，不但有利于電網企業方便與檢修和維護，更可有效實現供電企業經濟效益以及塑造良好的社會形象。環網線路，在通過核相、安全校核的基礎上，只要供電企業充分掌握其不同的運行方式相關要求和限制條件，就可將合環倒切負荷技術應用，以提高供電可靠性。

參考文獻：

[1]趙飛. 簡析10kV配電網中合環倒切負荷技術的運用[J]. 山東工業技術， 2016（21）：199-199.