浅谈合环操作在10kV配网应用

江 霖

（广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000）

1 引言

城市建设在快速发展的同时遇到了诸多问题，例如城市用电负荷增长得比较快，因此，城市建设对供电的品质和可靠性的要求也逐渐提升。 配电网一般采用闭环设计、开环运行的供电方式。珠海市斗门区配电线路主要以单辐射状态运行。随着斗门配网的发展，逐渐形成电缆、架空线混合，以环网柜为主体结构的“手拉手”环行供电网络。而在日后的配电网络中，电缆率与环网率将更大。 由于变电站定期的检修、 对配电网络进行必要的改造、线路的故障抢修等需要，每年都需进行大量的转供电工作。在负荷转移的过程中只有通过合环操作才可以选择正确的供电路径来转移负荷。 在负荷转移中所运用的合环操作可以提升电压质量以及减少网损，同时还能保证城市用户供电的连续性，在一定程度上提升了供电企业的经济效益以及社会效益。 在负荷转移中运用合环操作可以实现不停电转电，提高供电可靠性，它的优点已经逐渐得到人们的重视。

2 合环的优点

随着时间的推移以及现代社会的不断发展，人们对供电的可靠性要求逐渐提升， 不论是城市居民还是农村居民都对停电以及短时停电反应非常强烈，这容易造成巨大的损失。 但10kV配网复杂，停电检修频率高。 在10kv 配网中进行中压用户接入、设备检修维护工作、缺陷处理、事故处理以及上级电网检修等工作时，通常会使用先停电后倒电或者是停整条支线的方式，造成停电次数过多、时间较长等。 停电会严重影响用户的正常生产，同时，还给人们的生活带来严重的不便，供电企业也会因为停电次数比较多导致售电量减少， 从而造成供电企业经济方面的损失，严重的还会影响供电企业的企业形象。如果能采取措施通过10kv 线路先合环再断开对应的断路器，可以缩小停电的范围，有效地提升供电的可靠性。为了减少用户的停电次数和停电时间，合环操作成为电力系统运行操作中的重要环节。

3 合环操作的理论分析

从上述描写中可以发现合环操作可以有效地提升供电企业配电网的供电可靠性，但是，进行合环操作时必须具备必要的条件，同时合环操作具备一定的危险性，具体分析如下。

3.1 合环的方式分析

合环可以按照接线方式进行分类，不同的合环方式具有不同的网络特点，合环操作的安全性水平也不同。斗门供电局设计的配电网合环操作主要分有两种划分方式。 一种是根据合环操作点，分为通过母联开关和通过联络开关两种合环模式；一种是根据合环点追溯的上游电源（追朔到110kV）是否并行，分为上游电源并列运行和分列运行两种。

（1）合环点上有电源并列运行的馈线合环

配合网环点1 属于这种情况，如图1 所示。 从图中得出母线A 以及母线B 这两条母线分列运行，而且母线A 和母线B 来自两个不同的变电站， 这两者通过变电站或开关站母联开关或联络开关进行合环操作。

（2）上游电源并列运行的馈线合环

配网合环点2 属于这种情况，如图1 所示，由同一个母线供电，在进行配网合环操作时，运用变电站母联开关和网络开关进行合环操作。

上述说的两种合环操作模式中，第一种合环操作的危险性比较大，主要是因为上游电源是分列运行的，因此，合环点的电压比较大。 第二种合环操作危险性比较小，主要是因为110kv 电源是并列运行的，因此，合环点电压差也比较小。 可是如果合环线路两侧的负荷较大，可能出现环流过大的现象，所以，在操作中必须要进行计算保证合环操作的可行性。 斗门供电局在设计初期便对各环网点进行了计算，对环网线路进行了合理分配，均已具备初步的合环条件。

图1 合环模式分类

3.2 合环的影响分析

合环是有利有弊的。 一方面，合环可以减少用户的停电，理论上提高供电可靠性，有利于电网的日常维护和设备的更换，并对日后实现配网自动化起到关键作用。 另一方面，合环操作使电网存在以下潜在风险：

（1）合环电流。 合环线路两侧的电源通常情况下是分列运行，合环线路上级电网应该是并列运行的。 配电网络进行合环的过程中，因为合环线路两侧的母线之间存在压差（相位差、数值差）产生的环流，就算合环开关和合环线路两侧的母线的数值和相位差相同， 两者之间也会因为合环母线处对系统的短路阻抗不同而产生环流。

（2）合环冲击电流。 中压配电网进行合环的过程中，因为负荷开关闭合前，合环两侧的电压差＞0，如果负荷开关闭合，合环两端的电压差会发生巨变，负荷开关两侧电压就会变成一致的，相角差为0，会有暂停的阶段。 暂停阶段的电流会引起合环两端线路中每个节点电压和角度产生变化， 链接环上电势和角度也会随之改变。通过一个摇摆的过程值才会稳定，当开口电压的频率不一致时，线路合环也会发生变化，会产生合环冲击电流。

（3）短路电流。 合环运行会让系统综合阻力降低，短路电流就会提升，太大的短路电流会导致变电站内部继电保护的误动；系统中出线比较多而且电源出线集中的地方， 母线短路的容量就会提升，严重的会产生电力系统事故。

（4）潮流问题。 在电网合环的过程中电网出现故障，如短路问题时，合环线路就会产生不平衡的运行状态，尤其是上级电网中的其中一条线路出现跳闸而被迫退出运行的过程中， 在联络开关的地方就会通过高压侧传输较大的潮流。 合环潮流的产生会让电力设备过载，或者是开关跳闸，进行继电保护动作，造成停电，造成严重的社会损失和经济损失。 合环操作分析系统中合环潮流计算模块的核心部分是合环潮流计算的主要方法。 合环潮流和输电网不同，输电网的计算方法是用传统的牛顿-拉夫逊法（N-R）、PQ 分解法等方法计算，它的程序收敛性不够理想。 所以，合环潮流计算非常重要。

3.3 合环的条件

环网合环操作主要是在停电检修工作中进行，主要是为了提升系统供电的可靠性，但是，电网在运行中会受到合环操作以及解环操作中产生的电流的影响。 因此，电网的合环操作在必须具备相应的条件下进行。

电网短时合环操作的条件：（1）互供线路两侧主变电源应是由同一个220 千伏系统供电。 （2）合环点相位应一致，否则合环会造成相间短路。 如首次合环或检修后，必须测定相位，证明合环点两侧相位一致。（3）两侧频率应相等。（4）电压差应尽量降低。 如果电压幅值差和相角差差距以及系统短路阻抗相差比较大，合环冲击电流就会较大，就会引起保护误动，产生故障。互供线路两侧10 千伏母线电压差允许不大于5%（按变压器并列条件的规定）。（5）线路以及各设备负载能力要符合设计要求。合环后环网内各元件不致过载。（6）各母线电压不应超过规定值。（7）继电保护与安全自动装置应适应环网运行方式。 （8）电网稳定，符合规定的要求。

4 合环的管理

自2002年开始，斗门供电局在斗门区内全面开展10 千伏线路不停电转电工作，坚持执行带电合环操作。 但是，合环操作牵涉到电网的并列和负荷转移， 稍有不慎， 极易造成误操作事故，如果合环失败还可能会造成整个变电站、用户全部停电的恶性后果。 因此，有必要对合环操作进行严格控制，弄清容易出错的问题和环节，采取措施加以防范，保证合环操作的安全和对用户的连续可靠供电。

斗门供电局多年来不断经验总结，在合环转供电工作中最为关键的相序、相位核对工作方面已经形成一套工作规范，设备采购回来后，初次试验就要核对一二次接线是否准确对应。 送电之后，施工必须在设备合环前进行核相，具备可以合环条件方可允许合环操作，并对线路的架设方式、电缆的标识都做了严格的规定，并要求设计、施工单位严格执行，确保我局管辖范围内所有的合环操作点均具备合环转供条件。 同时，为确保10 千伏互供线路合环点两侧相位相同，保证10 千伏互供线路合环操作无差错，我局编制了《斗门配网10 千伏互供线路运行操作规定》，严格控制、管理合环操作。

5 10kV 线路合环操作实施案例

下面以斗门配网10kV 乐业线和10kV 埔青乙线为例。两条10kV 线路上级电源为同一220kV 变电站， 对不同10kV 母线分段运行的配网线路的合环操作进行分析，图2 为接线示意图。

图2 “2-1”环网一次接线图

（1）以配网调度员或者配网监管员的调度为中心，在合环操作前进行合理的评估， 并分析线路潮流方向以及合环的暂态电流和稳态电流、线路的符合情况等。 判断线路是否具备合环的必要条件。

（2）配网调度员结合工作的需要，选择最佳运行方式，并下发调度指令票，阐述改变运行方式的步骤。

（3）运行人员根据调度指令票填写操作票，分部进行合环操作。

（4）将合环操作的工作人员进行分组。 分为两组或三组，每组由操作监护人和操作人组成。 操作前核对10kV 乐业线与10kV 埔青甲线相序、两端压差等是否符合条件。 一切符合条件后，方可准备合上600 开关。 每组人员应该熟悉操作票后依次到达合环操作现场， 主要是了解合环操作现场的环境以及准备的操作工具等，如检查具备操作的条件后，电话通知配网调度人员操作任务已经准备就绪。

（5）配网调度员了解各组人员准备操作就绪后，依据转供电操作计划按一定的顺序通知各组人员进行操作， 并实时跟踪操作情况，查看高压线路是否成功转供电。

6 结语

应该对已经具备合理条件的配电网环网线路进行合理的校对、验算和校核，在这一基础上进行合环运行操作，只有在一前提下进行操作才会帮助减少用电客户的停电次数以及停电的时间，同时，还有利于电网计划检修工作的进行，提升电网运行的灵活性，还可以提升供电企业的经济效益和整体形象。 环网率的不断提高，也将为日后的配网馈线自动化打下坚实的基础。 因此， 合环具有很强的现实意义，10kV 配网合环操作极具推广与应用价值。

[1]陈坚.关于环网供电的探讨[J].福建电力与电工，2002（2）：18-26.

[2]高颂九环网供电中存在的问题及解决办法[J].电力系统装备，2002（1）：135-138.