10kV配电网不停电合环倒切负荷技术

黄一

摘 要：本文围绕合环倒切负荷技术的运行条件、运行工作流程、潮流分析及操作原则进行阐述，提出通过合环线路最大总负荷电流的计算结果来对线路的过流保护定值进行验算，并指出合环线路的相角差、电压差等对其的安全影响，以供参考。

关键词：不停电；减少停电；合环倒切负荷技术

一、合环运行条件

通过开、闭设备将不同的供电线路按特定规律将其连成闭合回路称为环网。环网可以使环路中的负荷实现不停电转移，通常情况下以110kV以下进行环网。在对环网进行解环合环操作中，在符合线路和变压器本身操作要求基础上，应对操作中每个环节的潮流分部进行预测，同时将操作控制在允許范围内。配电网在实现“手拉手”功能时，须满足以下合环操作条件：（1）环网在检修或是首次合环后，相位有几率发生变化，因此必须保障合环点双侧的相位一致；（2）在电磁环网环境下，环网内变压器接线组别差必须为零；（3）确保合环操作不会引起环网元件过载情况；（4）将合环两侧电压偏差调制最小，不得超过10%；各母线电压要控制在规定值之内；（5）要选择环网运行方式相匹配的继电保护、安全自动装置；（6）须将频率相差控制在0.1Hz以内。

2.合环运行工作

（1）系统简图

将系统简图画出，对电源电压、主变等参数进行整理、收集工作，以对相序相位核分析打下良好基础。另外需注意，早期相角差为30°的主变供电，需要作为特殊方式对其进行说明，采取有角差变压器的线路须进行停电倒电。

（2）合环点选择

为提高处理事故的效率，须在每条线路主干上安装分段开关，第一台开关安装在在各变电站出口10kV线路无负荷位置。按区域设置，确保合环点开关安装在交通方便位置，在山区时，分段开关应尽量安装在路边。此外，位置要根据负荷的实际情况均衡配置，将重要、一般负荷分开。

在选择合环点模式中，从上级电源可分为以下：

①在包含中性点接地闸刀的变电站中，进行合环、解环操作之前，必须将闸刀合上，操作完毕再将其拉开。

②在单主变带全母线运行环境下，母联与合环点开关是并联的，当母联断开，则通过合环点将另一端母线的负荷进行转供，合环点、线路因负荷骤增，其线路和开关将不能满足负荷要求。在双主变并列或分列运行环境下，合环点合闸将通过两条母线的不平衡负荷，因此需要事件计算是否满足线路、开关要求，倘若主变开关断开，将会造成更大的事故。

③根据10kV母线中的合环线路环境考虑，分为不同段、同段的母线线路合环，在同段母线线路合环，合环操作应采用“等电位”，以确保其可靠性。对不用合环点进行合、解环要分别进行不同的安全预控措施。

（3）合环点核相

在合环操作前，需要通过潮流计算结果对其可能性进行审核，利用计算的合环电流来有效降低调度员的失误几率和工作任务量，以确保合环操作具有实际依据，同时对操作进行指导工作。

在合环倒切负荷中，电压相角差是十分严重的问题，其很大的冲击电流会造成系统的严重损坏。10kV配电网的非规范性建设，是无法开展合环倒切负荷的瓶颈，而目前通过高压核相仪，对配电网进行一次核相，有效简化了工作难度。

（1）将高压核相仪用于10kV线路的合环点核相，目前应用十分广泛。同相电压差应该接近为零，不同两相电压差应接近10.5kV，双侧相对电压接近6.06kV，如结果又误差，工作人员须确保反复进行核相，知道数值与以上数值吻合。

（2）为有效避免交流电源因相位不同产生巨大电流，对电器设备造成损伤，须进行相位、相序核对工作，尤其针对于新运行或经过改装的变压球，必须并列运行。此外，与并列相关的二次回经过改动、检修后，也需进行相位核对，确保一次相序相位和二次相序相位都正确，以避免发生非同期并列。

3.合环操作潮流分析

（1）计算合环点电压

在合环后，因为其存在的电压差和线路阻抗不同，所以潮流、负荷都会进行重新分配。结束合环后，环电的电压差会消失，电流会从高压部分转向低压部分，一直到电流呈平衡状态。若在合环后，出现合、解环始末点周边有较大潮流变化，就会导致很高的电压降。

（式1）

在式1中，两线路总无功用q表示，p表示两线路总有功，两线路的总电阻为r，线路的额定电压为u，两线路总电抗为x。

（2）计算平稳状态合环电流、冲击电流

在合环阶段中，合环点的电压差以及冲击电流，其时间通常仅保持在3～6周波，合环冲击电流由非周期分量、周期分量二者组成，在合环操作发生后，0.02秒内会产生最大瞬时值，最大冲击电流计算公式如式2：

（式2）

在式2中，最大冲击电流为IM，电流冲击系数为Km、实际取1.7～1.85，合环稳态电流为Im，合环网内总阻为Zm。从式2可得出，环网总阻抗与合环的稳态电流成反比，与电压幅值差成正比，只有当速断保护装置和过流保护足以应对最大冲击电流和稳态电流的前提下，合环操作才可以进行实施。

（3）合环电流要低于额定电流

过流保护动作不可以通过带电合环的换流进行处罚，须规定互相连接的线路负荷，必须要低于额定负荷的1/2，在两端的线路电流都超过额定值的情况下，合环操作不可以进行。

（4）调整相位差和电压差

合环点存在相位差以及电压差，是造成合环电流增高，电路设施损坏的主要原因。针对这种情况 ，可通过无功补偿容量的改变、变压器分接头的调整、将网络参数进行改变以及复合调整的方法将换流分部进行有效控制，使其满足合环操作要求。

4.合环操作原则

合环操作，须要先分析合环电流是否复合安全操作，随后进行合解环操作，其操作原则如下。

（1）双回路或环装网络相位必须相同，才能进行合环操作。

（2）对初次进行合环、并且为两个站的线路，须先对其进行潮流计算，确保满足合环条件，额定电压须低于30°、电压差低于10%。

（3）对不同变电站的合环操作，须将带有的中性点接地闸刀合上，将10kV母线电压调整至接近，再进行合环、解环操作。

（4）两个变电站进行合环、解环操作前，须确保各元件潮流变化低于系统稳定、设备、继电保护限额，同时考虑原件使用状态。电压变动须在规定范围内进行，必要时实现调整潮流，将合环、解环波动减少。

（5）必须使用开关进行合环、解环操作。

（6）因配网变化快，因此每次合环操作前须进行核相作业，须将断开的联络开关转为冷备用。

5.效益分析计算

结语

合环操作可有效减少用电用户因停电次数、停电时间造成的损失，可在不停电或减少停电的情况下进行作业，不但有利于电网企业方便与检修和维护，更可有效实现供电企业经济效益以及塑造良好的社会形象。环网线路，在通过核相、安全校核的基础上，只要供电企业充分掌握其不同的运行方式相关要求和限制条件，就可将合环倒切负荷技术应用，以提高供电可靠性。

参考文献：

[1]赵飞. 简析10kV配电网中合环倒切负荷技术的运用[J]. 山东工业技术， 2016（21）：199-199.