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      配電網(wǎng)合環(huán)分析綜述

      2016-12-31 00:00:00白曉昆
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年26期

      摘 要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市地區(qū)人口規(guī)模不斷擴(kuò)大,用電負(fù)荷也實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng),同時(shí)用戶對(duì)電網(wǎng)的供電可靠性提出了更高的要求。在城區(qū)配電網(wǎng)安排計(jì)劃倒方式操作或分段開關(guān)之間線路停電檢修時(shí),通常需要進(jìn)行合環(huán)倒負(fù)荷操作,此類操作的最大的優(yōu)勢(shì)是可以在很大程度上減少用戶的停電時(shí)間,滿足用戶用電需求。鑒于以上特點(diǎn),本文進(jìn)行了配電網(wǎng)合環(huán)分析計(jì)算與應(yīng)用研究,通過對(duì)配網(wǎng)合環(huán)的基本概念的及,分析合環(huán)電流產(chǎn)生的原因,得出配網(wǎng)合環(huán)的主要影響因素,并提出配網(wǎng)合環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)。

      關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);合環(huán);穩(wěn)態(tài)電流;沖擊電流;影響因素;風(fēng)險(xiǎn)

      1 國(guó)內(nèi)外研究概況

      美國(guó)、歐洲等國(guó)家由于配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式和保護(hù)配置等方面與國(guó)內(nèi)有差異,同時(shí)他們擁有先進(jìn)成熟的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng),對(duì)配電網(wǎng)合環(huán)操作的研究較少,所有問題由自動(dòng)化設(shè)備直接解決。饋線或用戶一旦發(fā)生故障時(shí),配網(wǎng)自動(dòng)化則會(huì)將故障自動(dòng)隔離,開環(huán)點(diǎn)斷路器會(huì)自動(dòng)閉合,從另一側(cè)將電源引入正常用戶。

      在國(guó)內(nèi),初期配電網(wǎng)投資建設(shè)規(guī)模不大,合環(huán)問題研究較少。隨著優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求的提高,各供電公司開始嘗試研究合環(huán)問題,但目前仍沒有形成一種標(biāo)準(zhǔn)的為合環(huán)計(jì)算方法和典型經(jīng)驗(yàn),無法為合環(huán)操作提供準(zhǔn)確的理論依據(jù)。目前,國(guó)網(wǎng)和南網(wǎng)的一些電力公司已經(jīng)對(duì)配電網(wǎng)的合環(huán)操作嘗試開展了一些試驗(yàn),進(jìn)行了相關(guān)的理論計(jì)算和合環(huán)仿真試驗(yàn)研究[1]。杭州供電公司利用PSCAD/EMTDC軟件建立系統(tǒng)模型,開展仿真某10kV配網(wǎng)的合環(huán)操作,并得出降低環(huán)流的多種方法和措施;吉林省配網(wǎng)經(jīng)常性的倒負(fù)荷,針對(duì)此項(xiàng)工作,電力公司開發(fā)出了一種配電網(wǎng)合環(huán)操作決策支持系統(tǒng)來指導(dǎo)日常合環(huán)工作[2];文獻(xiàn)[3]-[5]對(duì)配網(wǎng)合環(huán)產(chǎn)生環(huán)流的原因及其預(yù)防措施,以及開發(fā)了的相應(yīng)決策系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

      但歸納概況后,配電網(wǎng)合環(huán)的相關(guān)研究和實(shí)際操作仍存在以下幾個(gè)問題需要注意:

      (1)沒有一種簡(jiǎn)便、標(biāo)準(zhǔn)、典型的配電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化的方法。通常配網(wǎng)合環(huán)操作主要在饋線聯(lián)絡(luò)開關(guān)間或主變低壓母線間進(jìn)行,涉及了輸、變、配和用戶,所以,必須考慮涉及合環(huán)的網(wǎng)絡(luò),建立理論模型,并建立科學(xué)合理的等值網(wǎng)絡(luò)。

      (2)對(duì)合環(huán)建模和理論計(jì)算有待加強(qiáng)。合環(huán)過程中,計(jì)算合環(huán)電流時(shí),需要考慮合環(huán)饋線的系統(tǒng)參數(shù)、主變分接頭的位置等因素,此外合環(huán)模型的建立、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)、合環(huán)電流計(jì)算方法是配網(wǎng)合環(huán)研究的難點(diǎn)和關(guān)鍵。進(jìn)行合環(huán)電流計(jì)算時(shí),需要有專業(yè)的軟件來輔助處理各類信息、數(shù)據(jù),支持和驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的可行性和安全性。

      (3)沒有進(jìn)行合環(huán)瞬時(shí)沖擊電流的深入研究。當(dāng)饋線合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)電壓差較大的情況時(shí),雖然合環(huán)瞬間各饋線流過的穩(wěn)態(tài)電流能躲過繼電保護(hù)的整定值,但是合環(huán)瞬時(shí)產(chǎn)生的環(huán)沖擊電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過穩(wěn)態(tài)電流,極有可能造成相應(yīng)的繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘。

      2 配電網(wǎng)合環(huán)簡(jiǎn)介及影響因素

      2.1 配網(wǎng)接線方式及基本要求

      配電網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于輸電網(wǎng)絡(luò)來說,因?yàn)殡妷旱燃?jí)較低、供電半徑小,與各類用戶直接連接,是供電企業(yè)服務(wù)用戶的窗口,因此決定了配電網(wǎng)的運(yùn)行方式有以下的特點(diǎn)和要求:

      (1)中壓10kV配電網(wǎng)運(yùn)行管理中,分支較多,設(shè)備復(fù)雜,用戶用電負(fù)荷分散,無法獲取各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷,因此配網(wǎng)潮流計(jì)和分析需要考慮建立新的等值網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的計(jì)算方法。

      (2)在配電網(wǎng)中有大量用戶電子設(shè)備,還有鐵路電氣化負(fù)荷,造成配電網(wǎng)潮流中出現(xiàn)大量的三相電壓不平衡、諧波源等污染源,在配電網(wǎng)合環(huán)計(jì)算中需要考慮和分析配電網(wǎng)中的各類諧波的分布情況,從而采取有效措施減少諧波危害以及對(duì)配網(wǎng)合環(huán)的影響。

      (3)由于受環(huán)境條件的影響,配電網(wǎng)的線路路徑走廊需要綜合考慮市政綠化、消防防火、小區(qū)防噪音污染等情況,滿足環(huán)保要求。

      2.2 配網(wǎng)合環(huán)基本概念

      配電網(wǎng)合環(huán)是指兩條配電線路分別由兩個(gè)變電站的低壓側(cè)母線所帶,饋線之間設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開關(guān)和刀閘。正常運(yùn)行方式時(shí),兩個(gè)變電站的低壓母線各自帶對(duì)應(yīng)的配電線路,聯(lián)絡(luò)開關(guān)為斷開狀態(tài),當(dāng)其中某條饋線整條或部分線路有停電工作時(shí),先關(guān)合上聯(lián)絡(luò)處開關(guān)和刀閘,再開斷出線開關(guān)或分段開關(guān),由另一饋線帶上該線路整條或部分線路的用電負(fù)荷。

      城市中壓配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式具備執(zhí)行合環(huán)操作條件的通??傻刃槿鐖D1所示的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。合環(huán)操作是指當(dāng)母線1需要停電檢修時(shí),需要將配電網(wǎng)絡(luò)合環(huán)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合,將被檢修設(shè)備上的部分負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移,從而保證不間斷供電。

      2.3 配網(wǎng)合環(huán)基本方式

      考慮供電可靠性的高標(biāo)準(zhǔn)要求和用戶的不間斷供電的需求,配電網(wǎng)絡(luò)在日常設(shè)計(jì)和規(guī)劃建設(shè)中通常采用“手拉手”方式、“N-1”方式以及“N供一備”方式等環(huán)網(wǎng)型接線結(jié)構(gòu),但是在運(yùn)行過程中因?yàn)槭芟到y(tǒng)短路電流等因素的制約,配電網(wǎng)一般采取開環(huán)運(yùn)行的方式。為了滿足用戶的高可靠用電需求,除采取合理穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、監(jiān)督運(yùn)行設(shè)備質(zhì)量關(guān)等措施外,在設(shè)備檢修或需要轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí),配網(wǎng)合環(huán)操作便成了減少用戶停電時(shí)間、提升供電可靠性的重要技術(shù)措施。在配電網(wǎng)中,對(duì)合環(huán)類型進(jìn)行準(zhǔn)確分析是保證計(jì)算電網(wǎng)潮流正確的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)10kV饋線之間合環(huán)可能出現(xiàn)的情況,從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上對(duì)10kV合環(huán)方式進(jìn)行了以下分類。

      (1)兩個(gè)獨(dú)立的220kV電網(wǎng),220kV主變低壓10kV饋線與110kV主變低壓10kV饋線之間有環(huán)網(wǎng)關(guān)系。如圖2所示。

      (2)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的220kV電網(wǎng)之間通過110kV主變低壓側(cè)10kV饋線進(jìn)行環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)。如圖3所示。

      (3)上一級(jí)110kV電源相同,經(jīng)過不同主變供電的低壓側(cè)10kV饋線間有手拉手聯(lián)絡(luò)關(guān)系。如圖4所示。

      2.4 配網(wǎng)合環(huán)的影響因素

      配網(wǎng)合環(huán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生環(huán)流,主要是因?yàn)楹檄h(huán)點(diǎn)兩側(cè)存在電壓差(數(shù)值差或相位差),還有合環(huán)饋線的系統(tǒng)參數(shù)不同。因此配電網(wǎng)合環(huán)時(shí),應(yīng)盡可能降低環(huán)流的幅值,防止饋線超限引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作,造成合環(huán)失敗。調(diào)度員在進(jìn)行配網(wǎng)合操作之前,首先必須詳細(xì)弄清楚電力系統(tǒng)各點(diǎn)的運(yùn)行方式、電壓、功率分布和繼電保護(hù)設(shè)置情況,對(duì)合環(huán)操作過程中有可能產(chǎn)生的潮流變化進(jìn)行充分的估計(jì)和分析,確保該操作能夠滿足下述條件:

      (1)在初次合環(huán),保證相位、相序一致。合環(huán)操作前需要先進(jìn)行相位測(cè)定,相位一致再有后續(xù)工作。

      (2)合環(huán)后,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)饋線各元件負(fù)荷和電壓情況,確保不會(huì)過載超限。

      (3)系統(tǒng)的繼電保護(hù)不發(fā)生誤動(dòng)作。

      (4)合環(huán)點(diǎn)兩饋線的綜合阻抗不宜相差過大,可采取措施改變合環(huán)線路阻抗。

      (5)合環(huán)饋線負(fù)荷總和不超過任一開關(guān)的額定負(fù)荷。

      (6)理論計(jì)算分析中環(huán)流較大一側(cè)線路應(yīng)退出重合閘。

      (7)對(duì)負(fù)荷較重的線路進(jìn)行合環(huán)操作時(shí),應(yīng)待操作人員到現(xiàn)場(chǎng)后才操作。

      以上條件均為理想條件,在日常的配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理過程中,涉及合環(huán)操作前需要對(duì)合環(huán)影響因素進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定合環(huán)條件是否滿足。

      3 結(jié)束語

      本文從配電線路運(yùn)行的特點(diǎn)出發(fā),提出了配網(wǎng)合環(huán)的概念,對(duì)配電網(wǎng)合環(huán)的原理和主要影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,其主要內(nèi)容有:

      (1)主要介紹了配電網(wǎng)的常用接線方式、配網(wǎng)合環(huán)的概念、合環(huán)的基本方式、合環(huán)操作的優(yōu)點(diǎn)。

      (2)從配網(wǎng)合環(huán)的原理出發(fā),明確分析了配網(wǎng)合環(huán)電流產(chǎn)生的具體原因及影響因素。為合環(huán)穩(wěn)態(tài)和沖擊電流計(jì)算提供了有效的理論基礎(chǔ)。

      參考文獻(xiàn)

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