10kV配电网不停电合环倒切负荷技术研究

国网咸阳供电公司 张宇翔

1 不停电合环倒切负荷技术

1.1 准备工作

在应用不停电合环倒切负荷技术前，某公司首先结合配电网的实际运行情况来绘制系统简图。考虑配电网运行中涉及的相关参数情况以及设备运行情况，重点核对线路相序，然后依据考量分析得到的结果来实现系统简要图纸的绘制。考虑不停电合环倒切负荷技术的适用条件，在实际应用该技术时，应重点关注配电网主变供电模式超过相角30°差距的情况，在这一部分要以停电的方式来进行合环倒切负荷的操作。

在绘制简图后，还需要在配电网线路中选取合环点位。在充分考虑配电网整体运行情况的前提下，以避免电网负荷与信号传递受到地形环境影响为目标，选择视野开阔且遮挡物较少的公路范围，在确保电网运行符合均匀性的前提下，选择分段开关的安装位置。例如，在配电网的主干线安装分段开关时，要求让第1个开关安装在无负荷的变电站出口线路，用于保障合环导电操作系统的运行安全。在选取合环点位时，还要求对合环电流加以控制。以保障配电网运行安全为主要目的，以配电网电流保护标准为依据，兼顾电源环境可能对合环电流大小产生的影响，以此来选择合适的合环点位模式。基于收集到的数据，需要制定相应的技术操作方案作为技术应用的主要依据。

结合某公司配电网运行的经验，在合环操作中，应加强对于变电站部分合环操作效果的管控。在实际进行合环操作前，要求对变电站的中性点接地刀闸进行合闸处理。而在完成合环操作后，再进行分闸。在这一过程中，由于变电站的合环操作为并联方式。如果断开母线的连接，则连接合环电位的线路负荷会呈现出上升的趋势，进而影响变电站线路以及开关的运行安全。因而在对变电站进行合环操作时，要求提前对线路及开关的电流电压进行计算，将其作为控制调整合环操作参数的主要依据。

1.2 电流与电压计算

在配电网系统进行合环操作时，受到两侧线路不同母线供电的影响，不同母线的相位差、电压差、母线对系统短路阻抗等因素，都会导致配电网运行中产生较大的环网电流，影响配电网整体的运行安全。为避免这一情况，某公司在针对配电网的电流与电压变化情况进行计算时，重点关注环网潮流分布对环网线路运行产生的影响，以叠加电流的方式，在对配电网运行中涉及的合环网络拆分后，基于不同的网络相互叠加的方式，发挥不同网络的作用，便于对线路运行中的相关参数进行计算。

在这一情况下，考虑配电网主要由开环和闭环网络组成，而闭环网络相较于开环网络更便于计算，可以闭环网络的电流与功率为计算依据，对两种网络下的电网电流功率变化情况进行计算，用公式表示如下：式中：S1、S2分别代表开环网络和等效闭环网络中某一节点处的负荷容量；I1负荷、I2负荷分别代表开环网络和等效闭环网络中某一节点处的负荷电流；I环代表环网电流；U1、U2分别代表开环网络和等效闭环网络中某一节点处的电压。

基于以上公式，在对合环电流进行计算时，需要将开环网络的负荷电流与合环点因电压差引起的循环电流相加。而在对配电网的电压大小进行计算时，某公司基于电网运行的情况，考虑合环电位的存在会导致配电网产生阻抗和电压差，而这些参数在经过合环操作后，由于潮流和负荷大小会重新配置，使得原本电网合环电位中的电压差参数消失，而阻抗依然存在。在这一情况下，当潮流受到电网运行而产生较大变化时，就会对配电网的运行电压产生影响，导致电压降低。这一过程用公式表示为：Δumax=pr+qx/u，式中：q代表线路整体的无功功率；p代表线路整体的有功功率；r代表电网线路的整体电阻；u代表额定电压；x代表总电抗；Δu代表降低的电压值。

1.3 潮流计算

配电网潮流计算也是应用不停电合环倒切负荷技术的主要环节和步骤。为保障配电网的运行安全和效果，要求考虑现阶段配电网以架空线路为主的特点，尝试应用前推回代法、代数求解法等来实现对于配电网的潮流计算[1]。配电网潮流计算要求考虑配电网结构本身存在的大量离散式、随机的负荷，三相负载不平衡问题、辐射型网架中的弱环连接结构等因素，某公司以前推回代法为例，应用该方法对配电网潮流进行计算，需要经历以下步骤。

设定配电网线路的根节点以及其他子节点的初始电压值，记为v0；考虑不同配电网系统的架构分布差异，以辐射型配电网系统为例，选择划分出该配电网系统中的网络节点a、b、c，明确各个节点之间的隶属关系，为便于对配电网的电压值进行计算，将a节点流向b节点的有功功率记为Pab，无功功率记为Qab；支路ab上的负载有功功率损耗记为PLab，无功功率损耗记为QLab；b节点的负载有功功率记为PDb，无功功率记为QDb。

基于负载的静态电压特性来对负载参数进行计算；按照子节点、根节点的计算顺序，通过前推计算来求解各个支路功率的分布情况。其中，主要应用四项前推算法来进行计算：

其中：

以上公式中：rab、xab代表支路ab的阻抗值；Db代表节点b的负荷功率；Cb代表与节点b相连的子节点集合；、代表支路ab上的功率损耗。在依据以上公式对配电网的电压值进行计算时，对需要进行电压回代的节点情况，应能够在借助公式进行迭代计算后，需要依据节点a复电压的共轭来对节点b的电压进行计算。

1.4 相位差及电压差的调整

在完成电压电流以及配电网的潮流分析之后，应考虑相位差与电位差情况可能对合环操作效果产生的影响，以配电网运行线路的负荷变化为依据，将电网维护重点放在对电路相位差以及电压差的调整上，对电网环流的分布情况进行合理控制。在配电网系统本身并未受到外界以及其他各类因素影响的情况下，如果配电网的参数值始终处于标准范围内，则可以直接降低合环点位两侧电压差，以调整变压器分接头的方式达到降低电压差值的目的[2]。

2 10kV配电网不停电合环倒切负荷技术应用实例分析

在明确基于不停电合环倒切负荷技术中针对电压、电流计算方法和技术应用原理的前提下，考虑某公司配电网运行过程中的合环操作情况，需要应用不停电合环倒切负荷技术来促进配电网维护工作的开展，解决不停电调电的需求。基于此，某公司尝试在10kV配电网运行中应用不停电合环倒切负荷技术，在保障配电网运行安全与发展方面取得了显著的成果。

2.1 配电网运行概况

在某公司的10kV配电网运行过程中，由于缺少相应的设备和技术，在配电网系统的实际运行中，核相手段较为烦琐，合环调电工作开展较为缓慢。为解决这一问题，某公司在积极引入先进技术和培训人员的过程中，为合环操作提供了良好的支持。现阶段，某公司已经能够针对实际负责的配电网运行范围内的线路进行检修和维护，在日常的带电核相工作，重点围绕配电网的合环电位变化情况进行实时跟踪测量，进而将其用于配电网的合环操作调电。

2.2 不停电合环倒切负荷技术应用

考虑10kV配电网合环回路的复杂性特点，某公司10kV配电网的上级电源分别来自两个不同的变电站，因而拥有两个不同的合环回路，在实际计算中，要求依据这两种不同的方式来分别进行计算。在得到配电网系统的合环潮流计算结果后，某公司主要考虑配电网运行中涉及的各类电气设备的使用寿命，检验设备使用过程中是否受到运行损耗的影响而导致限额参数降低。在实际检验工作中，以合环潮流操作计算与分析的结果为依据，从设备的限额参数标准入手，确保检验结果的真实性，满足各类设备和保护装置在配电网运行中的需要。为适应不同等级、不同负荷配电网的安全运行需求，某公司还能够针对不同电网设置更适合其情况的联络通道限额表，为后续进行配电网系统的安全维护工作提供便利。

基于以上操作，在实际的合环操作中，某公司主要采取以下步骤：依据合环计算书中的相关参数，对配电网系统中涉及的各类电力设备和保护装置的运行模式进行检验；基于不同电压等级电网的安全运行需求，确定回路上的保护和自动装置的安装位置并进行现场安装作业；完成相关装置的安装作业后，对电网涉及的环线路两端的母线电压变化情况进行检查，以让两条母线尽量接近为目标，确保合环操作发挥作用；考虑以往合环操作中存在的问题，提前做好上级调度的预案规划和调动，保障配电网在这一情况下的安全运行。

基于这一方法，某公司在规定的时间内完成了针对公司管理范围内配电网的合环调电作业任务，且在具体的操作中，合环作业大多一次成功，有效节省了原本用于配电网安全运行维护的时间和成本，提高配电网的运行效益。针对实际调电作业中遇到的困难和问题，基于某公司的试验作业，验证合环供电方式在保证配电网安全运行方面的作用，体现供电连续性和可靠性，对促进某公司自身的发展也具有重要的作用。

应用不停电合环倒切负荷技术后，结合10kV配电网线路的实际运行情况，1年内针对10kV配电网的合环调电次数达到133次，其中需要进行停电调电的情况仅为13次，合环率能够达到91.1%。按照每条线路平均消耗2MW的负荷为标准进行计算，通过合环调电作业后产生的电量能够达到6.65万kWh。

2.3 合环操作注意事项

在结合某公司应用不停电合环倒切负荷技术的实际情况基础上，也发现该技术的应用存在一定问题，需要在实际作业中采取有针对性的措施来进行调整。为保证配电网合环操作的实际效果，要求能够严格按照合环操作的技术标准和要求进行作业。

为实现配电网不停电倒负荷的功能，需要判断配电网是否具有实时合环操作的条件。在对变电站的合环操作可行性进行评估的基础上，应能够通过实时监测变电站线路电气参数的变化情况，对合环开关两侧的相位差情况进行分析。基于这一目的，在实际的配电网合环操作中，将不停电倒负荷的作用要求体现在终端设备中，以设计不停电倒负荷逻辑程序的方式，让配电网系统能够在运行中自动进行合环动作。基于这一目的，为发挥不停电倒负荷的功能，系统程序中首先需要选择不同主变线的运行方式，依据对联络开关两侧电压差，相位差以及频率差的计算结果进行判别。在这一过程中，若检测母线的电压来源于主变线时，由于频率不存在偏差因素，因而无需进行判别。

然后需要依据设定定值对计算结果进行对比分析。在终端设备中，应能够基于事先设定好的系统运行流程，对配电网线路运行中的各个设施设备运行状况进行监测，依据监测到的结果，对相关设备以及系统整体运行情况是否满足何患条件进行判断分析。基于这一目的，要求由系统程序发出相应的控制和驱动指令，在继电器接收到指令后，让其投入至联络开关，同时也能够通知合环的实际状态。在这一过程中，基于终端设备来实现对配电网线路带电合环控制功能的结果进行检验，进而验证其能够保障合环控制的可靠性[3]。

综上，不停电合环倒切负荷技术的应用，能够有效避免因配电网停电维护而造成的经济损失，保障配电网运行的安全和可靠性。结合10kV配电网运行的实际情况，考虑在应用不停电合环倒切负荷技术时，应做好相应的准备工作，严格按照技术操作的相关步骤进行作业，并注重保障合环操作的应用效果。