配电网合环运行的影响因素及运行原则探究

顾春凤

摘 要：随着经济的快速发展，对提高城市配电网的供电可靠性和电能质量也提出了更高的要求，配电网双向供电和多电源供电的供电模式日益增多，合环操作也日益频繁。但在合环操作时合环瞬间将产生较大的冲击电流，稳定后电网中同样可能产生较大环流，这些现象都将直接影响到电网的安全稳定运行。文章对电网合环运行的影响因素及运行原则进行了探究，以便更好的做好配电网的相关设计工作。

关键词：配电网；合环运行；原则

市配电网络中线路的走向以及配电设施和用户的分布具有明显的地理特征。因地域和配电设施比较集中，城市配电网络与其他地方交叉跨越较多，为提高供电可靠性，除了建设可靠的电源点外，配电网络的常用结构多采用环型网络，或者是双端电源环网及多电源供电网络，即将原先独立的辐射式配电网改变为运行灵活的链式配电网。

配电系统带电合环是指某两个变电站的低压母线各带一段配电线路，而线路之间通过联络开关联络。正常时，联络开关断开，两个站的母线分别带各自的配电线路；当其中某一个站所带配电线路的出线开关需要检修或有其他突发事件时，待故障消除后应先合上联络开关，再断开该站出线开关，通过另一个站的低压母线带上两段配电线路负荷的总过程。这样操作减少了用户的停电时间，实现了不间断供电。

1 影响配电网合环的因素

1.1 合环电流产生原因

配电网络进行合环操作时，合环线路两侧电源一般处于分列运行状态，但它们的上级电源应该是并列的。经总结，10kV配电网合环电流产生原因如下：（1）合环开关两侧变电所10kV母线的电压差（数值差、相位差）产生环流。（2）由于合环开关两侧变电所10kV母线对系统的短路阻抗不同产生环流。

配电网馈线间进行合环操作时，必然要经历一个暂态过程。这是由于断路器闭合前合环两侧存在电压差ΔU≠0，而当断路器闭合时，两端的电压差突然发生变化，合环断路器两侧电压突然变为大小相等，相角差为0，也即ΔU≠0，这必然引起环内各个节点电压大小和角度的相应变化，连接于环上节点发电机的电势和角度也将产生变化。然而，由于发电机的转子是有惯性的，发电机的角度，也就是转子的角度不能发生突变，而是要经过一个摇摆过程才能达到新的稳态值，当开口电压的相角或频率不相等时，发电机和环网各线路合环后必将产生功率振荡，从而产生并列合环操作的冲击电流和电磁环网的环流。

1.2 影响合环的因素

将合环系统作适当简化，以方便对其影响因素进行分析。具体的配电网络结构有所差别，合环点位置的选取也有所不同，应结合实际运行情况，抽象出一种具有普遍适应性且便于分析的计算模型。最基本的合环模型中应具备参与合环的变电所的主变压器、低压侧母线及负荷、合环线路与联络开关，如图1所示。

由具体分析可看出，影响合环后联络开关上的功率和电流的因素有以下几点：（1）合环后主变压器高压侧电压差ΔU；（2）合环后主变压器低压侧母线电压UL；（3）主变压器所带负荷：S1、S2、L1、L2；（4）主变压器阻抗：ZT1、ZT2；（5）合环前主变压器低压侧母线电压UL1、UL2。

总结合环电流产生原因，得出影响因素为合环点两端电压差、相角差以及合环环路线路阻抗。合环电流大小近似与电压幅值差和相角差成正比，而与环路线路阻抗近似成反比。因此可以采用调节变压器分接头位置和改变变压器所带负荷大小来是合环电流合理化。

2 10kV配电网合环运行原则

通过理论模型的搭建，结合合环分析软件进行计算、分析。本次研究按照中国南方电网公司“十二五”110千伏及以下配电网规划编制技术规定中B、C、D三类供电区的标准进行建模。模型所需基础参数和边界条件如下：（1）B类供电区110kV变压器采用50MVA有载调压两卷变、C类为40MVA有载调压两卷变、D类为40MVA有载调压三卷变。（2）两座变电站平衡节点初始相位设置为0°，对于10kV线路电压正常值的范围设置在9.3～10.7kV之间。（3）10kV架空线路采用LGJ-185、电缆采用YJV22-3×300，线路分段采用三分段，线路负荷沿线路均匀分布，线路负载超过130%时，禁止合环。（4）考虑10kV线路及系统运行安全性，联络开关、出线开关的CT变比采用600/5、过流保护电流设定为900A，速断保护电流设定为2400A。（5）本次合环过程是一个从“合环-解环-再合环-再解环”的完整过程，并对、“再合环”点考虑极限情况，即两条线路出线开关作为第二次合环点的时刻。

通过建立10kV配电网合环模型，采用配电网合环计算系统计算，得出三种方式在单一因素影响下的理论模型计算结果，分析其结果，总结在单一影响因素下B、C、D三类地区允许合环运行的理论原则为：（1）电压差。B类地区出线开关A，A站高压侧电压差小于12.10%，B站高压侧电压差小于20.50%；出线开关B，A站高压侧电压差小于12.10%，B站高压侧电压差小于15.20%时允许合环。C类地区出线开关A，A站高压侧电压差小于6.40%，B站高压侧电压差小于23.40%；出线开关B，A站高压侧电压差小于6.40%，B站高压侧电压差小于19.60%时允许合环。D类地区出线开关A，A站高压侧电压差小于8.30%，B站高压侧电压差小于27.90%；出线开关B，A站高压侧电压差小于8.30%，B站高压侧电压差小于15.50%时允许合环。（2）相位差。B类地区A站平衡点相位小于12.54度，B站平衡点相位小于12.61度时允许合环。C类地区A站平衡点相位小于17.69度，B站平衡点相位小于17.95度时允许合环。D类地区A站平衡点相位小于19.26度，B站平衡点相位小于19.12度时允许合环。（3）线路负荷。B类地区线路A与线路B总的有功负荷小于12.65MW，无功负荷小于4.15Mvar时允许合环。C类地区线路A与线路B总的有功负荷小于8.90MW，无功负荷小于2.92Mvar时允许合环。D类地区线路A与线路B总的有功负荷小于7.45MW，无功负荷小于2.46Mvar时允许合环。

在实际合环操作中，应根据理论计算模型，结合地区10kV线路实际运行情况，确定符合当地电网的合环运行条件，并制定相应的原则。

参考文献

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