中山電網(wǎng)10 kV線路合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作原則研究

歐昌岑

(中山供電局，廣東中山 528400)

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，配電網(wǎng)一般采用閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行的供電方式，不同片區(qū)間的10 kV線路合環(huán)操作普遍采用“先斷后通”方式，操作過程中需短時停電，降低了供電連續(xù)性。若采用合環(huán)轉(zhuǎn)電方式，合環(huán)時的電網(wǎng)潮流分布受系統(tǒng)運行影響較大，目前調(diào)度人員進行合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作時，只能依靠以往經(jīng)驗，沒有系統(tǒng)的操作原則，調(diào)度人員難把握，存在操作風險。一般進行合環(huán)操作時，受電網(wǎng)運行方式和電網(wǎng)參數(shù)影響，將可能出現(xiàn)因合環(huán)潮流過大而引起設(shè)備過載、繼電保護誤動、電磁環(huán)網(wǎng)引起事故擴大等風險，影響電網(wǎng)安全。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

國外對配電網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)供電研究較早，理論也較成熟，在配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)時也按配電網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)供電要求來規(guī)劃、建設(shè)。因此在實際運行中，配電網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作較順利，整個配電網(wǎng)供電可靠性很高。早在1998年，英國的中壓配電網(wǎng)供電可靠性已達99.988%，美國達99.984%，法國達99.991%，日本東京電力公司達 99.999%。

中國原有電力設(shè)施建設(shè)落后，但近幾十年各級電網(wǎng)建設(shè)都取得了長足的進步。配電網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)供電研究也在近10年如火如荼地開展，部分地區(qū)供電局已逐步實施了10 kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電，但仍沒有明確的配電網(wǎng)合環(huán)操作原則。隨著配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)的發(fā)展及進一步提高供電可靠性的要求，制訂并明確10 kV線路合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作原則日益迫切。

2 合環(huán)操作的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)《廣東電網(wǎng)電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定:合環(huán)操作必須相位相同，應(yīng)保證合環(huán)后各環(huán)節(jié)潮流的變化不超過繼電保護、系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備容量等方面的限額。合環(huán)前應(yīng)將合環(huán)點兩端電壓幅值差調(diào)整至最小，220 kV系統(tǒng)一般允許在20%，最大不超過30%，負荷相角差一般不超過30°，500 kV系統(tǒng)一般不超過10%，最大不超過20%，負荷相角差不超過20°。

核相工作是中山供電局(中山局，下同)10 kV線路形成環(huán)網(wǎng)的必備條件，目前中山局在運的10 kV環(huán)網(wǎng)相位正確率為100%。上述規(guī)程沒有明確10 kV系統(tǒng)合環(huán)允許的電壓差及相角差，而且對于配電網(wǎng)10 kV系統(tǒng)，合環(huán)點(包括變電站內(nèi)的10 kV饋線開關(guān)、線路上負荷開關(guān))單側(cè)或兩側(cè)沒有安裝TV、TA，規(guī)程上允許同期合環(huán)的電壓差、相角差無法實時直觀獲得。而且10 kV合環(huán)的開關(guān)沒有安裝同期合閘保護檢測，在不考慮合環(huán)后電流增大可能引起過流保護動作的情況下，電壓差、相角差不影響10 kV開關(guān)成功合環(huán)。

表1 幾種典型網(wǎng)絡(luò)接線下的計算數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)對比

但合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓差、相角差會產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流與線路上的負荷電流疊加后所產(chǎn)生的暫態(tài)沖擊電流及穩(wěn)態(tài)電流有可能造成10 kV過流Ⅰ段或Ⅱ段動作而導(dǎo)致變電站的10 kV饋線開關(guān)跳閘。

因此，10 kV線路合環(huán)轉(zhuǎn)供電成功的關(guān)鍵在于合環(huán)后的沖擊電流及穩(wěn)態(tài)電流值是否能躲過變電站10 kV饋線過流Ⅰ段及過流Ⅱ段的定值。

3 合環(huán)操作原則分析

按目前中山電網(wǎng)繼保整定原則，以TA為600/1的10kV饋線開關(guān)為例，合環(huán)瞬間如沖擊電流達到2 160 A時，將會造成10 kV饋線過流I段動作跳閘;穩(wěn)態(tài)電流如達到780 A，持續(xù)時間超過0.5 s，過流Ⅱ段將會動作跳閘。

按目前中山電網(wǎng)10 kV過流Ⅰ段最小動作定值2 160 A整定及取可靠系數(shù)1.3倍考慮，中山局明確10 kV線路合環(huán)后的沖擊電流須不得超過1 600 A。

按目前中山電網(wǎng)10 kV過流Ⅱ段最小動作定值780 A整定及取可靠系數(shù)1.3倍考慮，合環(huán)后的穩(wěn)態(tài)電流實測值不得大于660 A。同時根據(jù)《廣東電網(wǎng)公司12 kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備選型標準》文件要求(10 kV開關(guān)柜合環(huán)運行開關(guān)電流不得大于630 A)，中山局明確合環(huán)后的穩(wěn)態(tài)電流實測值不得大于630 A。

也就是說，實際操作時暫態(tài)沖擊電流及穩(wěn)態(tài)電流數(shù)值如果滿足上述條件可確保10 kV線路合環(huán)成功。

4 利用合環(huán)輔助決策支持系統(tǒng)對合環(huán)操作仿真

在明確了10 kV線路合環(huán)的原則后，下一步的關(guān)鍵在于需對合環(huán)工作進行風險預(yù)控。為此，中山局與南瑞科技在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)(OPEN3200)上開發(fā)了配電網(wǎng)合環(huán)輔助決策支持系統(tǒng)。通過實時讀取網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，識別網(wǎng)絡(luò)環(huán)路狀態(tài)，分析當前合環(huán)操作的安全性，對合環(huán)后產(chǎn)生的沖擊電流及穩(wěn)態(tài)電流進行預(yù)判，嚴格按照“先計算，再合環(huán)”方法，若具備合環(huán)條件時，10 kV環(huán)網(wǎng)線路轉(zhuǎn)供電可采用不停電的方式進行。

鑒于目前該模塊的誤差，結(jié)合中山局開展配電網(wǎng)合環(huán)課題研究以來的理論計算值與實測值的經(jīng)驗，中山局明確了10 kV線路允許合環(huán)的穩(wěn)態(tài)電流理論計算值不得大于450 A，暫態(tài)沖擊電流理論計算值不得大于1 400 A。

5 實踐校驗

中山局自2010年開展10 kV線路合環(huán)轉(zhuǎn)供電課題研究，根據(jù)上述合環(huán)原則，共開展1 800次合環(huán)轉(zhuǎn)供電工作，成功1 800次，失敗0次，表1為幾種典型網(wǎng)絡(luò)接線下的計算數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)對比。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，中山局總結(jié)10 kV線路合環(huán)轉(zhuǎn)供電規(guī)律如下。

(1)涉及合環(huán)線路如屬于同一220 kV網(wǎng)絡(luò)(如圖1)，理論計算穩(wěn)態(tài)電流值均小于450 A，沖擊電流均小于1 600 A，實測電流均小于630 A，合環(huán)操作全部成功。

(2)涉及合環(huán)線路如屬于不同500 kV電源(如圖2)，理論計算穩(wěn)態(tài)電流值超過450 A，實測電流將會超過630 A，有可能造成10 kV饋線開關(guān)保護動作跳閘，不建議進行合環(huán)操作。

圖1 合環(huán)線路屬于同一220 kV網(wǎng)絡(luò)

(3)涉及合環(huán)線路如屬于同一500 kV電源，不同220 kV網(wǎng)絡(luò)(如圖3)，理論計算穩(wěn)態(tài)電流值有可能大于450 A，也有可能小于450 A。應(yīng)嚴格執(zhí)行“先計算，再合環(huán)”規(guī)定，只允許合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流理論計算小于450 A的線路進行合環(huán)。

圖2 合環(huán)線路屬于不同500 kV電源

圖3 合環(huán)線路屬于同一500 kV電源，不同220 kV網(wǎng)絡(luò)

6 結(jié)語

10 kV線路合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作原則有效指導(dǎo)了中山局配電網(wǎng)合環(huán)工作，減少了停電次數(shù)，提高了供電的延續(xù)性，不僅給居民帶來了生活上的方便，也使工廠企業(yè)避免了因停電中斷而帶來的或多或少的經(jīng)濟損失，更重要地也使供電企業(yè)得到了實際的經(jīng)濟收益和社會效益，自2010年開始共進行合環(huán)轉(zhuǎn)供電1 200條次，每條次線路合環(huán)減少停電時間15 min、每條線路平均負荷3 MW計算，這些合環(huán)直接產(chǎn)生的電量就是90 000 kWh。

希望所做的研究及分析能對國內(nèi)其他地市局開展10 kV線路合環(huán)課題研究提供新的參考與指引。