10kV配電網不停電合環倒切負荷技術研究

國網咸陽供電公司 張宇翔

1 不停電合環倒切負荷技術

1.1 準備工作

在應用不停電合環倒切負荷技術前，某公司首先結合配電網的實際運行情況來繪制系統簡圖。考慮配電網運行中涉及的相關參數情況以及設備運行情況，重點核對線路相序，然后依據考量分析得到的結果來實現系統簡要圖紙的繪制。考慮不停電合環倒切負荷技術的適用條件，在實際應用該技術時，應重點關注配電網主變供電模式超過相角30°差距的情況，在這一部分要以停電的方式來進行合環倒切負荷的操作。

在繪制簡圖后，還需要在配電網線路中選取合環點位。在充分考慮配電網整體運行情況的前提下，以避免電網負荷與信號傳遞受到地形環境影響為目標，選擇視野開闊且遮擋物較少的公路范圍，在確保電網運行符合均勻性的前提下，選擇分段開關的安裝位置。例如，在配電網的主干線安裝分段開關時，要求讓第1個開關安裝在無負荷的變電站出口線路，用于保障合環導電操作系統的運行安全。在選取合環點位時，還要求對合環電流加以控制。以保障配電網運行安全為主要目的，以配電網電流保護標準為依據，兼顧電源環境可能對合環電流大小產生的影響，以此來選擇合適的合環點位模式。基于收集到的數據，需要制定相應的技術操作方案作為技術應用的主要依據。

結合某公司配電網運行的經驗，在合環操作中，應加強對于變電站部分合環操作效果的管控。在實際進行合環操作前，要求對變電站的中性點接地刀閘進行合閘處理。而在完成合環操作后，再進行分閘。在這一過程中，由于變電站的合環操作為并聯方式。如果斷開母線的連接，則連接合環電位的線路負荷會呈現出上升的趨勢，進而影響變電站線路以及開關的運行安全。因而在對變電站進行合環操作時，要求提前對線路及開關的電流電壓進行計算，將其作為控制調整合環操作參數的主要依據。

1.2 電流與電壓計算

在配電網系統進行合環操作時，受到兩側線路不同母線供電的影響，不同母線的相位差、電壓差、母線對系統短路阻抗等因素，都會導致配電網運行中產生較大的環網電流，影響配電網整體的運行安全。為避免這一情況，某公司在針對配電網的電流與電壓變化情況進行計算時，重點關注環網潮流分布對環網線路運行產生的影響，以疊加電流的方式，在對配電網運行中涉及的合環網絡拆分后，基于不同的網絡相互疊加的方式，發揮不同網絡的作用，便于對線路運行中的相關參數進行計算。

在這一情況下，考慮配電網主要由開環和閉環網絡組成，而閉環網絡相較于開環網絡更便于計算，可以閉環網絡的電流與功率為計算依據，對兩種網絡下的電網電流功率變化情況進行計算，用公式表示如下：式中：S1、S2分別代表開環網絡和等效閉環網絡中某一節點處的負荷容量；I1負荷、I2負荷分別代表開環網絡和等效閉環網絡中某一節點處的負荷電流；I環代表環網電流；U1、U2分別代表開環網絡和等效閉環網絡中某一節點處的電壓。

基于以上公式，在對合環電流進行計算時，需要將開環網絡的負荷電流與合環點因電壓差引起的循環電流相加。而在對配電網的電壓大小進行計算時，某公司基于電網運行的情況，考慮合環電位的存在會導致配電網產生阻抗和電壓差，而這些參數在經過合環操作后，由于潮流和負荷大小會重新配置，使得原本電網合環電位中的電壓差參數消失，而阻抗依然存在。在這一情況下，當潮流受到電網運行而產生較大變化時，就會對配電網的運行電壓產生影響，導致電壓降低。這一過程用公式表示為：Δumax=pr+qx/u，式中：q代表線路整體的無功功率；p代表線路整體的有功功率；r代表電網線路的整體電阻；u代表額定電壓；x代表總電抗；Δu代表降低的電壓值。

1.3 潮流計算

配電網潮流計算也是應用不停電合環倒切負荷技術的主要環節和步驟。為保障配電網的運行安全和效果，要求考慮現階段配電網以架空線路為主的特點，嘗試應用前推回代法、代數求解法等來實現對于配電網的潮流計算[1]。配電網潮流計算要求考慮配電網結構本身存在的大量離散式、隨機的負荷，三相負載不平衡問題、輻射型網架中的弱環連接結構等因素，某公司以前推回代法為例，應用該方法對配電網潮流進行計算，需要經歷以下步驟。

設定配電網線路的根節點以及其他子節點的初始電壓值，記為v0；考慮不同配電網系統的架構分布差異，以輻射型配電網系統為例，選擇劃分出該配電網系統中的網絡節點a、b、c，明確各個節點之間的隸屬關系，為便于對配電網的電壓值進行計算，將a節點流向b節點的有功功率記為Pab，無功功率記為Qab；支路ab上的負載有功功率損耗記為PLab，無功功率損耗記為QLab；b節點的負載有功功率記為PDb，無功功率記為QDb。

基于負載的靜態電壓特性來對負載參數進行計算；按照子節點、根節點的計算順序，通過前推計算來求解各個支路功率的分布情況。其中，主要應用四項前推算法來進行計算：

其中：

以上公式中：rab、xab代表支路ab的阻抗值；Db代表節點b的負荷功率；Cb代表與節點b相連的子節點集合；、代表支路ab上的功率損耗。在依據以上公式對配電網的電壓值進行計算時，對需要進行電壓回代的節點情況，應能夠在借助公式進行迭代計算后，需要依據節點a復電壓的共軛來對節點b的電壓進行計算。

1.4 相位差及電壓差的調整

在完成電壓電流以及配電網的潮流分析之后，應考慮相位差與電位差情況可能對合環操作效果產生的影響，以配電網運行線路的負荷變化為依據，將電網維護重點放在對電路相位差以及電壓差的調整上，對電網環流的分布情況進行合理控制。在配電網系統本身并未受到外界以及其他各類因素影響的情況下，如果配電網的參數值始終處于標準范圍內，則可以直接降低合環點位兩側電壓差，以調整變壓器分接頭的方式達到降低電壓差值的目的[2]。

2 10kV配電網不停電合環倒切負荷技術應用實例分析

在明確基于不停電合環倒切負荷技術中針對電壓、電流計算方法和技術應用原理的前提下，考慮某公司配電網運行過程中的合環操作情況，需要應用不停電合環倒切負荷技術來促進配電網維護工作的開展，解決不停電調電的需求。基于此，某公司嘗試在10kV配電網運行中應用不停電合環倒切負荷技術，在保障配電網運行安全與發展方面取得了顯著的成果。

2.1 配電網運行概況

在某公司的10kV配電網運行過程中，由于缺少相應的設備和技術，在配電網系統的實際運行中，核相手段較為煩瑣，合環調電工作開展較為緩慢。為解決這一問題，某公司在積極引入先進技術和培訓人員的過程中，為合環操作提供了良好的支持。現階段，某公司已經能夠針對實際負責的配電網運行范圍內的線路進行檢修和維護，在日常的帶電核相工作，重點圍繞配電網的合環電位變化情況進行實時跟蹤測量，進而將其用于配電網的合環操作調電。

2.2 不停電合環倒切負荷技術應用

考慮10kV配電網合環回路的復雜性特點，某公司10kV配電網的上級電源分別來自兩個不同的變電站，因而擁有兩個不同的合環回路，在實際計算中，要求依據這兩種不同的方式來分別進行計算。在得到配電網系統的合環潮流計算結果后，某公司主要考慮配電網運行中涉及的各類電氣設備的使用壽命，檢驗設備使用過程中是否受到運行損耗的影響而導致限額參數降低。在實際檢驗工作中，以合環潮流操作計算與分析的結果為依據，從設備的限額參數標準入手，確保檢驗結果的真實性，滿足各類設備和保護裝置在配電網運行中的需要。為適應不同等級、不同負荷配電網的安全運行需求，某公司還能夠針對不同電網設置更適合其情況的聯絡通道限額表，為后續進行配電網系統的安全維護工作提供便利。

基于以上操作，在實際的合環操作中，某公司主要采取以下步驟：依據合環計算書中的相關參數，對配電網系統中涉及的各類電力設備和保護裝置的運行模式進行檢驗；基于不同電壓等級電網的安全運行需求，確定回路上的保護和自動裝置的安裝位置并進行現場安裝作業；完成相關裝置的安裝作業后，對電網涉及的環線路兩端的母線電壓變化情況進行檢查，以讓兩條母線盡量接近為目標，確保合環操作發揮作用；考慮以往合環操作中存在的問題，提前做好上級調度的預案規劃和調動，保障配電網在這一情況下的安全運行。

基于這一方法，某公司在規定的時間內完成了針對公司管理范圍內配電網的合環調電作業任務，且在具體的操作中，合環作業大多一次成功，有效節省了原本用于配電網安全運行維護的時間和成本，提高配電網的運行效益。針對實際調電作業中遇到的困難和問題，基于某公司的試驗作業，驗證合環供電方式在保證配電網安全運行方面的作用，體現供電連續性和可靠性，對促進某公司自身的發展也具有重要的作用。

應用不停電合環倒切負荷技術后，結合10kV配電網線路的實際運行情況，1年內針對10kV配電網的合環調電次數達到133次，其中需要進行停電調電的情況僅為13次，合環率能夠達到91.1%。按照每條線路平均消耗2MW的負荷為標準進行計算，通過合環調電作業后產生的電量能夠達到6.65萬kWh。

2.3 合環操作注意事項

在結合某公司應用不停電合環倒切負荷技術的實際情況基礎上，也發現該技術的應用存在一定問題，需要在實際作業中采取有針對性的措施來進行調整。為保證配電網合環操作的實際效果，要求能夠嚴格按照合環操作的技術標準和要求進行作業。

為實現配電網不停電倒負荷的功能，需要判斷配電網是否具有實時合環操作的條件。在對變電站的合環操作可行性進行評估的基礎上，應能夠通過實時監測變電站線路電氣參數的變化情況，對合環開關兩側的相位差情況進行分析。基于這一目的，在實際的配電網合環操作中，將不停電倒負荷的作用要求體現在終端設備中，以設計不停電倒負荷邏輯程序的方式，讓配電網系統能夠在運行中自動進行合環動作。基于這一目的，為發揮不停電倒負荷的功能，系統程序中首先需要選擇不同主變線的運行方式，依據對聯絡開關兩側電壓差，相位差以及頻率差的計算結果進行判別。在這一過程中，若檢測母線的電壓來源于主變線時，由于頻率不存在偏差因素，因而無需進行判別。

然后需要依據設定定值對計算結果進行對比分析。在終端設備中，應能夠基于事先設定好的系統運行流程，對配電網線路運行中的各個設施設備運行狀況進行監測，依據監測到的結果，對相關設備以及系統整體運行情況是否滿足何患條件進行判斷分析。基于這一目的，要求由系統程序發出相應的控制和驅動指令，在繼電器接收到指令后，讓其投入至聯絡開關，同時也能夠通知合環的實際狀態。在這一過程中，基于終端設備來實現對配電網線路帶電合環控制功能的結果進行檢驗，進而驗證其能夠保障合環控制的可靠性[3]。

綜上，不停電合環倒切負荷技術的應用，能夠有效避免因配電網停電維護而造成的經濟損失，保障配電網運行的安全和可靠性。結合10kV配電網運行的實際情況，考慮在應用不停電合環倒切負荷技術時，應做好相應的準備工作，嚴格按照技術操作的相關步驟進行作業，并注重保障合環操作的應用效果。