手拉手10kV配網(wǎng)合環(huán)操作的效驗(yàn)計(jì)算

羅會(huì)慶 張努努 李揚(yáng)帆

（四川省德陽供電公司，四川 德陽 618000）

手拉手10kV配網(wǎng)合環(huán)操作的效驗(yàn)計(jì)算

羅會(huì)慶 張努努 李揚(yáng)帆

（四川省德陽供電公司，四川 德陽 618000）

在城市配網(wǎng)手拉手的基礎(chǔ)上，提出一種簡單實(shí)用的計(jì)算方法，用于判斷線路間是否能夠合環(huán)，具有可操作性。同時(shí)，以綿陽供電公司的10kV普環(huán)三線和10kV雙橋線進(jìn)行實(shí)例分析計(jì)算，來驗(yàn)證該方法的可行性。

城市配網(wǎng)；手拉手結(jié)構(gòu)；合環(huán)操作；供電可靠性

1 研究背景

當(dāng)今社會(huì)，伴隨著科技的高速發(fā)展、人類文化生活水平的持續(xù)提升，電力企業(yè)作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支持、服務(wù)者，起著至關(guān)重要且不可替代的核心作用。并且，由于部分行業(yè)、產(chǎn)品對電力質(zhì)量的可靠性要求逐漸提高，對于各類停電甚至是短時(shí)停電，無論是否為供電企業(yè)自身原因，都相當(dāng)敏感。造成停電的原因渠道很多，在10kV及以下配電網(wǎng)中，計(jì)劃檢修、新增用戶接入電網(wǎng)、臨時(shí)缺陷處理、故障處理等，皆有可能因造成電網(wǎng)新增用戶的接入配網(wǎng)缺陷處理、事故處理以及上級電網(wǎng)檢修需要等而造成配網(wǎng)停電。而電網(wǎng)如果停電，將不可避免地對部分企業(yè)正常生產(chǎn)造成影響，對群眾正常生活帶來諸多不便，也會(huì)造成電力企業(yè)自身售電量減少。大量的停電造成社會(huì)各方面影響的同時(shí)，對電力企業(yè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的社會(huì)形象也造成了負(fù)面影響。

為全面貫徹國家電網(wǎng)公司“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司理念，為客戶提供“優(yōu)質(zhì)、方便、規(guī)范、真誠”電力服務(wù)，減少停電時(shí)間、頻率以及停電影響的面積戶數(shù)，提高供電可靠性，增加售電最大利潤化。對于建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，一是要著力于不斷優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而是要不斷提升電網(wǎng)運(yùn)行操作應(yīng)用技術(shù)［1］。

目前，部分城市配網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)了手拉手結(jié)構(gòu)，能夠在不同的線路分支之間靈活切換，實(shí)現(xiàn)互供互送，同時(shí)給合環(huán)操作提供了有利的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。而線路間在什么情況下可以進(jìn)行合環(huán)操作，怎樣計(jì)算判斷。基于此，本文提出了一種計(jì)算判斷方法作為合環(huán)操作的依據(jù)，該方法簡單實(shí)用，不需要進(jìn)行復(fù)雜的潮流計(jì)算。

2 合環(huán)操作的相關(guān)規(guī)定

城市配網(wǎng)手拉手結(jié)構(gòu)為線路間的互供互送，線路間的合環(huán)操作提供有利的網(wǎng)絡(luò)條件，使城市配網(wǎng)的供電可靠性得到了提高，合環(huán)操作的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高了供電可靠性，能夠真正實(shí)現(xiàn)不停電。下面給出合環(huán)操作的相關(guān)規(guī)定。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了并列和合環(huán)運(yùn)行的技術(shù)條件，并列（合環(huán)）需要考慮和計(jì)算的問題。

根據(jù)《四川電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)定》并列運(yùn)行的技術(shù)條件如下：①并列電源的相序、相位必須相等；②頻率相差在0.3HZ內(nèi)，如果發(fā)電機(jī)直接并列供電，頻率相差在0.1HZ內(nèi)；③電網(wǎng)與電網(wǎng)合，合環(huán)點(diǎn)電壓偏差在5%以內(nèi)，如果發(fā)電機(jī)直接并列于電網(wǎng)供電，合環(huán)點(diǎn)電壓偏差要求在1%內(nèi)，如果并列點(diǎn)是通過長聯(lián)絡(luò)線與電網(wǎng)并列，并列點(diǎn)兩側(cè)電壓偏差要求在10%內(nèi)。

合環(huán)運(yùn)行的技術(shù)條件如下：合環(huán)操作必須保證相位相同，合環(huán)前的兩電源應(yīng)確保系統(tǒng)屬于同期運(yùn)行，且合環(huán)后必須保證各環(huán)節(jié)潮流值的變化幅度不超過設(shè)備容量、系統(tǒng)穩(wěn)定及繼電保護(hù)等幾個(gè)方面的限額。合環(huán)瞬間的電壓偏差，一般允許在30%以內(nèi)，負(fù)荷相角差不超過30?，操作前有條件的情況應(yīng)盡量啟用合環(huán)開關(guān)的同期裝置，檢查負(fù)荷相角差及電壓差。

本文考慮的是線路間的合環(huán)操作，因此計(jì)算時(shí)只需考慮合環(huán)運(yùn)行的技術(shù)條件。

3 合環(huán)操作的實(shí)用計(jì)算

3.1 合環(huán)點(diǎn)電壓的計(jì)算

合環(huán)時(shí)的電壓差一般允許在30%以內(nèi)?？紤]控制主變檔位和110kV母線電壓，采用如下計(jì)算公式：

式（1）中，Δσ%為兩條合環(huán)線路的電壓差；UK1為兩條合環(huán)線路主變1檔位在對應(yīng)的計(jì)算電壓；UK2為兩條合環(huán)線路主變2檔位在對應(yīng)的計(jì)算電壓。

3.2 合環(huán)點(diǎn)相角差的計(jì)算

負(fù)荷相角差一般不超過30°，有條件時(shí)應(yīng)采用同期裝置進(jìn)行操作。一般考慮主變聯(lián)結(jié)組別相同的情況下，忽略制造工藝造成的誤差，考慮到負(fù)荷功率因數(shù)的差異，計(jì)算公式：

式（2）中，Δδ為合環(huán)點(diǎn)的相角差；φ1為兩條合環(huán)線路合環(huán)前補(bǔ)償后的最大功率因數(shù)；φ2為兩條合環(huán)線路合環(huán)前補(bǔ)償后的最小功率因數(shù)。

3.3 合環(huán)后穩(wěn)態(tài)潮流的計(jì)算與分析

3.3.1 解環(huán)操作前對解環(huán)點(diǎn)的有（無）功、潮流進(jìn)行檢查。合、解環(huán)會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷有無功及潮流的重新分配，而最惡劣的情況就是解環(huán)點(diǎn)在線路的始末端，導(dǎo)致負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移，因此需要通過計(jì)算確保解環(huán)后系統(tǒng)各部分電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。因此，這里只分析解環(huán)點(diǎn)造成潮流變化最大的情況，此時(shí)最大可能電壓降（我國規(guī)定10kV及以下電壓供電的負(fù)荷正常情況下電壓偏差在±7%內(nèi)）：

式（3）中，P為兩條合環(huán)線路的總有功功率；Q為兩條合環(huán)線路的總無功功率；R為兩條合環(huán)線路的總電阻；X為兩條合環(huán)線路的總電抗；UN為線路額定電壓。

3.3.2 最大合環(huán)沖擊電流值與開關(guān)速斷保護(hù)。合環(huán)瞬間，系統(tǒng)將因合環(huán)點(diǎn)的電壓偏差值而產(chǎn)生瞬間合環(huán)沖擊電流。按照《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》文本中的科學(xué)定義，該合環(huán)沖擊電流只存在于暫態(tài)過程，時(shí)間不大于2～5個(gè)周波，即非周期分量大部分在不到0.1s的時(shí)間內(nèi)將衰減至零。合環(huán)沖擊電流由周期分量（穩(wěn)態(tài)電流）和非周期分量（直流分量）構(gòu)成，其最大瞬時(shí)值將在合環(huán)發(fā)生經(jīng)過半個(gè)周期后（約0.01s）出現(xiàn)，計(jì)算最大沖擊電流值公式為：

式（4）中：IM為最大沖擊電流；Km為沖擊系數(shù)，實(shí)際取值范圍為1.8～1.9；Im為合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流；Zm為合環(huán)線路環(huán)路阻抗有名值，如圖1所示。

圖1 線路環(huán)路阻抗示意圖

由此，只要速斷保護(hù)能夠躲過最大合環(huán)沖擊電流的影響，過流保護(hù)能夠躲過合環(huán)后的穩(wěn)態(tài)電流的影響，即可滿足條件。具體來看，合環(huán)時(shí)合環(huán)點(diǎn)必然存在電壓差，該電壓偏差在合環(huán)后，隨著暫態(tài)過程的結(jié)束而逐步衰減。合環(huán)電流由初始電壓較高的一端流向電壓較低的一端，直到平衡點(diǎn)。因此，合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流與合環(huán)點(diǎn)前后電壓幅值差近似呈正比，合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流與環(huán)網(wǎng)總阻抗近似呈反比。

3.3.3 合環(huán)時(shí)保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)。合環(huán)時(shí)保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)可由公式：計(jì)算得到，只要K＞1.3，就滿足靈敏度要求；式中I(2)dmin為最小方式下的短路電流，I為開關(guān)過流保護(hù)一次折算電流。

3.3.4 對設(shè)備容量限額的影響。合、解環(huán)會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷有無功及潮流的重新分配，而最惡劣的情況就是解環(huán)點(diǎn)在線路的始末端，導(dǎo)致負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移，在這種情況下，判斷負(fù)荷容量是否超過了變電站主變和開關(guān)以及相應(yīng)線路的開關(guān)設(shè)備等的容量限額。

4 結(jié)論

本文依照合環(huán)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)要求，提出理論計(jì)算和判斷可否合環(huán)的方法，以此來判斷環(huán)網(wǎng)線路間是否進(jìn)行合、解環(huán)操作，該計(jì)算方法相對潮流計(jì)算較為簡單、實(shí)用。同時(shí)，通過不同的計(jì)算條件公式來論證方法的有效性，提供理論判斷依據(jù)供地方城市配網(wǎng)進(jìn)行合環(huán)操作計(jì)算評價(jià)參考。

［1］葉清華，唐國慶，王磊，等.配電網(wǎng)合環(huán)操作環(huán)流分析系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002（22）：66-69.

Check Calculation of Closed Loop Operation of Distribution Network 10kV Hand-in-hand

Luo Huiqing Zhang Nunu Li Yangfan
（Deyang Sichuan Power Supply Company，Deyang Sichuan 618000）

A simple and practical calculation method was put forward on the basis of hand-in-hand structure of the city distributing network,which can be used to judge whether the circuit can be closed or not,it has maneuverability. At the same time,10kV Puhuansan Line and 10kV Shuangqiao line of Mianyang Power Supply Company was used to verify the feasibility of this approach.

distributing network；hand-in-hand structure；closed loop operation；supply reliability

TM73

A

1003-5168(2016)09-0137-02

2016-08-20

羅會(huì)慶（1979-），男，大專，助理工程師，研究方向:配網(wǎng)運(yùn)行及維護(hù)。