淺談合環(huán)操作在10kV配網(wǎng)應(yīng)用

江 霖

（廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

1 引言

城市建設(shè)在快速發(fā)展的同時遇到了諸多問題，例如城市用電負荷增長得比較快，因此，城市建設(shè)對供電的品質(zhì)和可靠性的要求也逐漸提升。 配電網(wǎng)一般采用閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行的供電方式。珠海市斗門區(qū)配電線路主要以單輻射狀態(tài)運行。隨著斗門配網(wǎng)的發(fā)展，逐漸形成電纜、架空線混合，以環(huán)網(wǎng)柜為主體結(jié)構(gòu)的“手拉手”環(huán)行供電網(wǎng)絡(luò)。而在日后的配電網(wǎng)絡(luò)中，電纜率與環(huán)網(wǎng)率將更大。 由于變電站定期的檢修、 對配電網(wǎng)絡(luò)進行必要的改造、線路的故障搶修等需要，每年都需進行大量的轉(zhuǎn)供電工作。在負荷轉(zhuǎn)移的過程中只有通過合環(huán)操作才可以選擇正確的供電路徑來轉(zhuǎn)移負荷。 在負荷轉(zhuǎn)移中所運用的合環(huán)操作可以提升電壓質(zhì)量以及減少網(wǎng)損，同時還能保證城市用戶供電的連續(xù)性，在一定程度上提升了供電企業(yè)的經(jīng)濟效益以及社會效益。 在負荷轉(zhuǎn)移中運用合環(huán)操作可以實現(xiàn)不停電轉(zhuǎn)電，提高供電可靠性，它的優(yōu)點已經(jīng)逐漸得到人們的重視。

2 合環(huán)的優(yōu)點

隨著時間的推移以及現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，人們對供電的可靠性要求逐漸提升， 不論是城市居民還是農(nóng)村居民都對停電以及短時停電反應(yīng)非常強烈，這容易造成巨大的損失。 但10kV配網(wǎng)復(fù)雜，停電檢修頻率高。 在10kv 配網(wǎng)中進行中壓用戶接入、設(shè)備檢修維護工作、缺陷處理、事故處理以及上級電網(wǎng)檢修等工作時，通常會使用先停電后倒電或者是停整條支線的方式，造成停電次數(shù)過多、時間較長等。 停電會嚴重影響用戶的正常生產(chǎn)，同時，還給人們的生活帶來嚴重的不便，供電企業(yè)也會因為停電次數(shù)比較多導(dǎo)致售電量減少， 從而造成供電企業(yè)經(jīng)濟方面的損失，嚴重的還會影響供電企業(yè)的企業(yè)形象。如果能采取措施通過10kv 線路先合環(huán)再斷開對應(yīng)的斷路器，可以縮小停電的范圍，有效地提升供電的可靠性。為了減少用戶的停電次數(shù)和停電時間，合環(huán)操作成為電力系統(tǒng)運行操作中的重要環(huán)節(jié)。

3 合環(huán)操作的理論分析

從上述描寫中可以發(fā)現(xiàn)合環(huán)操作可以有效地提升供電企業(yè)配電網(wǎng)的供電可靠性，但是，進行合環(huán)操作時必須具備必要的條件，同時合環(huán)操作具備一定的危險性，具體分析如下。

3.1 合環(huán)的方式分析

合環(huán)可以按照接線方式進行分類，不同的合環(huán)方式具有不同的網(wǎng)絡(luò)特點，合環(huán)操作的安全性水平也不同。斗門供電局設(shè)計的配電網(wǎng)合環(huán)操作主要分有兩種劃分方式。 一種是根據(jù)合環(huán)操作點，分為通過母聯(lián)開關(guān)和通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩種合環(huán)模式；一種是根據(jù)合環(huán)點追溯的上游電源（追朔到110kV）是否并行，分為上游電源并列運行和分列運行兩種。

（1）合環(huán)點上有電源并列運行的饋線合環(huán)

配合網(wǎng)環(huán)點1 屬于這種情況，如圖1 所示。 從圖中得出母線A 以及母線B 這兩條母線分列運行，而且母線A 和母線B 來自兩個不同的變電站， 這兩者通過變電站或開關(guān)站母聯(lián)開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行合環(huán)操作。

（2）上游電源并列運行的饋線合環(huán)

配網(wǎng)合環(huán)點2 屬于這種情況，如圖1 所示，由同一個母線供電，在進行配網(wǎng)合環(huán)操作時，運用變電站母聯(lián)開關(guān)和網(wǎng)絡(luò)開關(guān)進行合環(huán)操作。

上述說的兩種合環(huán)操作模式中，第一種合環(huán)操作的危險性比較大，主要是因為上游電源是分列運行的，因此，合環(huán)點的電壓比較大。 第二種合環(huán)操作危險性比較小，主要是因為110kv 電源是并列運行的，因此，合環(huán)點電壓差也比較小。 可是如果合環(huán)線路兩側(cè)的負荷較大，可能出現(xiàn)環(huán)流過大的現(xiàn)象，所以，在操作中必須要進行計算保證合環(huán)操作的可行性。 斗門供電局在設(shè)計初期便對各環(huán)網(wǎng)點進行了計算，對環(huán)網(wǎng)線路進行了合理分配，均已具備初步的合環(huán)條件。

圖1 合環(huán)模式分類

3.2 合環(huán)的影響分析

合環(huán)是有利有弊的。 一方面，合環(huán)可以減少用戶的停電，理論上提高供電可靠性，有利于電網(wǎng)的日常維護和設(shè)備的更換，并對日后實現(xiàn)配網(wǎng)自動化起到關(guān)鍵作用。 另一方面，合環(huán)操作使電網(wǎng)存在以下潛在風(fēng)險：

（1）合環(huán)電流。 合環(huán)線路兩側(cè)的電源通常情況下是分列運行，合環(huán)線路上級電網(wǎng)應(yīng)該是并列運行的。 配電網(wǎng)絡(luò)進行合環(huán)的過程中，因為合環(huán)線路兩側(cè)的母線之間存在壓差（相位差、數(shù)值差）產(chǎn)生的環(huán)流，就算合環(huán)開關(guān)和合環(huán)線路兩側(cè)的母線的數(shù)值和相位差相同， 兩者之間也會因為合環(huán)母線處對系統(tǒng)的短路阻抗不同而產(chǎn)生環(huán)流。

（2）合環(huán)沖擊電流。 中壓配電網(wǎng)進行合環(huán)的過程中，因為負荷開關(guān)閉合前，合環(huán)兩側(cè)的電壓差＞0，如果負荷開關(guān)閉合，合環(huán)兩端的電壓差會發(fā)生巨變，負荷開關(guān)兩側(cè)電壓就會變成一致的，相角差為0，會有暫停的階段。 暫停階段的電流會引起合環(huán)兩端線路中每個節(jié)點電壓和角度產(chǎn)生變化， 鏈接環(huán)上電勢和角度也會隨之改變。通過一個搖擺的過程值才會穩(wěn)定，當(dāng)開口電壓的頻率不一致時，線路合環(huán)也會發(fā)生變化，會產(chǎn)生合環(huán)沖擊電流。

（3）短路電流。 合環(huán)運行會讓系統(tǒng)綜合阻力降低，短路電流就會提升，太大的短路電流會導(dǎo)致變電站內(nèi)部繼電保護的誤動；系統(tǒng)中出線比較多而且電源出線集中的地方， 母線短路的容量就會提升，嚴重的會產(chǎn)生電力系統(tǒng)事故。

（4）潮流問題。 在電網(wǎng)合環(huán)的過程中電網(wǎng)出現(xiàn)故障，如短路問題時，合環(huán)線路就會產(chǎn)生不平衡的運行狀態(tài)，尤其是上級電網(wǎng)中的其中一條線路出現(xiàn)跳閘而被迫退出運行的過程中， 在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的地方就會通過高壓側(cè)傳輸較大的潮流。 合環(huán)潮流的產(chǎn)生會讓電力設(shè)備過載，或者是開關(guān)跳閘，進行繼電保護動作，造成停電，造成嚴重的社會損失和經(jīng)濟損失。 合環(huán)操作分析系統(tǒng)中合環(huán)潮流計算模塊的核心部分是合環(huán)潮流計算的主要方法。 合環(huán)潮流和輸電網(wǎng)不同，輸電網(wǎng)的計算方法是用傳統(tǒng)的牛頓-拉夫遜法（N-R）、PQ 分解法等方法計算，它的程序收斂性不夠理想。 所以，合環(huán)潮流計算非常重要。

3.3 合環(huán)的條件

環(huán)網(wǎng)合環(huán)操作主要是在停電檢修工作中進行，主要是為了提升系統(tǒng)供電的可靠性，但是，電網(wǎng)在運行中會受到合環(huán)操作以及解環(huán)操作中產(chǎn)生的電流的影響。 因此，電網(wǎng)的合環(huán)操作在必須具備相應(yīng)的條件下進行。

電網(wǎng)短時合環(huán)操作的條件：（1）互供線路兩側(cè)主變電源應(yīng)是由同一個220 千伏系統(tǒng)供電。 （2）合環(huán)點相位應(yīng)一致，否則合環(huán)會造成相間短路。 如首次合環(huán)或檢修后，必須測定相位，證明合環(huán)點兩側(cè)相位一致。（3）兩側(cè)頻率應(yīng)相等。（4）電壓差應(yīng)盡量降低。 如果電壓幅值差和相角差差距以及系統(tǒng)短路阻抗相差比較大，合環(huán)沖擊電流就會較大，就會引起保護誤動，產(chǎn)生故障?；ス┚€路兩側(cè)10 千伏母線電壓差允許不大于5%（按變壓器并列條件的規(guī)定）。（5）線路以及各設(shè)備負載能力要符合設(shè)計要求。合環(huán)后環(huán)網(wǎng)內(nèi)各元件不致過載。（6）各母線電壓不應(yīng)超過規(guī)定值。（7）繼電保護與安全自動裝置應(yīng)適應(yīng)環(huán)網(wǎng)運行方式。 （8）電網(wǎng)穩(wěn)定，符合規(guī)定的要求。

4 合環(huán)的管理

自2002年開始，斗門供電局在斗門區(qū)內(nèi)全面開展10 千伏線路不停電轉(zhuǎn)電工作，堅持執(zhí)行帶電合環(huán)操作。 但是，合環(huán)操作牽涉到電網(wǎng)的并列和負荷轉(zhuǎn)移， 稍有不慎， 極易造成誤操作事故，如果合環(huán)失敗還可能會造成整個變電站、用戶全部停電的惡性后果。 因此，有必要對合環(huán)操作進行嚴格控制，弄清容易出錯的問題和環(huán)節(jié)，采取措施加以防范，保證合環(huán)操作的安全和對用戶的連續(xù)可靠供電。

斗門供電局多年來不斷經(jīng)驗總結(jié)，在合環(huán)轉(zhuǎn)供電工作中最為關(guān)鍵的相序、相位核對工作方面已經(jīng)形成一套工作規(guī)范，設(shè)備采購回來后，初次試驗就要核對一二次接線是否準確對應(yīng)。 送電之后，施工必須在設(shè)備合環(huán)前進行核相，具備可以合環(huán)條件方可允許合環(huán)操作，并對線路的架設(shè)方式、電纜的標識都做了嚴格的規(guī)定，并要求設(shè)計、施工單位嚴格執(zhí)行，確保我局管轄范圍內(nèi)所有的合環(huán)操作點均具備合環(huán)轉(zhuǎn)供條件。 同時，為確保10 千伏互供線路合環(huán)點兩側(cè)相位相同，保證10 千伏互供線路合環(huán)操作無差錯，我局編制了《斗門配網(wǎng)10 千伏互供線路運行操作規(guī)定》，嚴格控制、管理合環(huán)操作。

5 10kV 線路合環(huán)操作實施案例

下面以斗門配網(wǎng)10kV 樂業(yè)線和10kV 埔青乙線為例。兩條10kV 線路上級電源為同一220kV 變電站， 對不同10kV 母線分段運行的配網(wǎng)線路的合環(huán)操作進行分析，圖2 為接線示意圖。

圖2 “2-1”環(huán)網(wǎng)一次接線圖

（1）以配網(wǎng)調(diào)度員或者配網(wǎng)監(jiān)管員的調(diào)度為中心，在合環(huán)操作前進行合理的評估， 并分析線路潮流方向以及合環(huán)的暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流、線路的符合情況等。 判斷線路是否具備合環(huán)的必要條件。

（2）配網(wǎng)調(diào)度員結(jié)合工作的需要，選擇最佳運行方式，并下發(fā)調(diào)度指令票，闡述改變運行方式的步驟。

（3）運行人員根據(jù)調(diào)度指令票填寫操作票，分部進行合環(huán)操作。

（4）將合環(huán)操作的工作人員進行分組。 分為兩組或三組，每組由操作監(jiān)護人和操作人組成。 操作前核對10kV 樂業(yè)線與10kV 埔青甲線相序、兩端壓差等是否符合條件。 一切符合條件后，方可準備合上600 開關(guān)。 每組人員應(yīng)該熟悉操作票后依次到達合環(huán)操作現(xiàn)場， 主要是了解合環(huán)操作現(xiàn)場的環(huán)境以及準備的操作工具等，如檢查具備操作的條件后，電話通知配網(wǎng)調(diào)度人員操作任務(wù)已經(jīng)準備就緒。

（5）配網(wǎng)調(diào)度員了解各組人員準備操作就緒后，依據(jù)轉(zhuǎn)供電操作計劃按一定的順序通知各組人員進行操作， 并實時跟蹤操作情況，查看高壓線路是否成功轉(zhuǎn)供電。

6 結(jié)語

應(yīng)該對已經(jīng)具備合理條件的配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)線路進行合理的校對、驗算和校核，在這一基礎(chǔ)上進行合環(huán)運行操作，只有在一前提下進行操作才會幫助減少用電客戶的停電次數(shù)以及停電的時間，同時，還有利于電網(wǎng)計劃檢修工作的進行，提升電網(wǎng)運行的靈活性，還可以提升供電企業(yè)的經(jīng)濟效益和整體形象。 環(huán)網(wǎng)率的不斷提高，也將為日后的配網(wǎng)饋線自動化打下堅實的基礎(chǔ)。 因此， 合環(huán)具有很強的現(xiàn)實意義，10kV 配網(wǎng)合環(huán)操作極具推廣與應(yīng)用價值。

[1]陳堅.關(guān)于環(huán)網(wǎng)供電的探討[J].福建電力與電工，2002（2）：18-26.

[2]高頌九環(huán)網(wǎng)供電中存在的問題及解決辦法[J].電力系統(tǒng)裝備，2002（1）：135-138.