配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電的應(yīng)用

蔣奇

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 云南省昆明市 650200）

在現(xiàn)代社會(huì)，電力已經(jīng)成為一種不可缺少的能源資源，電力影響著人們的學(xué)習(xí)、工作與生活，若出現(xiàn)停電問(wèn)題，人們的生活以及社會(huì)的發(fā)展都將受到嚴(yán)重影響?；诖?，下面就配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電相關(guān)問(wèn)題做具體分析。

1 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電現(xiàn)狀

目前，我國(guó)大部分地區(qū)的低壓配網(wǎng)采用的是開(kāi)環(huán)運(yùn)行的模式，這種運(yùn)行模式雖有一定的可行性，但也存有很多缺陷。如當(dāng)用電用戶數(shù)量有所增加后，就需要在配電房新增支線負(fù)載，這樣不僅導(dǎo)致線損增加，而且也會(huì)帶來(lái)一些安全隱患，且研究發(fā)現(xiàn)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行模式下的電能損耗整體上要嚴(yán)重一些。基于此，提出將開(kāi)環(huán)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變?yōu)殚]環(huán)運(yùn)行，通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)換來(lái)減輕高負(fù)荷配變的負(fù)擔(dān)，在提高電力資源利用率的同時(shí)也提升用戶用電質(zhì)量，讓用戶用電需求得到滿足。但在原來(lái)的運(yùn)行方式下，配網(wǎng)低壓合環(huán)運(yùn)行的過(guò)程中也存在一些問(wèn)題。如在合環(huán)的瞬間會(huì)有較大的沖擊電流產(chǎn)生，沖擊電流對(duì)配網(wǎng)內(nèi)上級(jí)電源的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致供電的穩(wěn)定性下降。此外，在閉合環(huán)網(wǎng)中也有可能會(huì)有較大的環(huán)流產(chǎn)生，從而造成配網(wǎng)內(nèi)部分線路或電氣設(shè)備過(guò)載，或引起跳閘，從而給用戶的正常用電帶來(lái)很大影響[1]。因此有必要對(duì)配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電的方式進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化。

2 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電常見(jiàn)方式

2.1 樹(shù)干型轉(zhuǎn)電

樹(shù)干型方式接線靈活，便于縮短線路間距離，有需要時(shí)可就近增加支線。但受線路結(jié)構(gòu)、線路數(shù)量等影響導(dǎo)致故障定位難度大，故障發(fā)生后很難在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確固定位置并做出有效處理，從而導(dǎo)致故障影響不斷擴(kuò)大，使多個(gè)用戶的用電受到影響[2]。

2.2 放射型轉(zhuǎn)電

放射型接線方式的優(yōu)點(diǎn)是便于維護(hù)，線路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不存在交叉線路。但也存在缺點(diǎn)，如線路總線長(zhǎng)，耗材量較大以及有可能出現(xiàn)較大的線損等。在放射型方式下，中部分線路放棄就近搭接低壓線路而直接拉接專線到配電房，從而減少對(duì)其他用戶的影響。

2.3 混合型轉(zhuǎn)電

混合型接線方式同樣優(yōu)缺點(diǎn)兼具。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)材料的消耗量較少，且易于接線，線路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單清晰。缺點(diǎn)是一旦發(fā)生故障尤其是主干線發(fā)生故障后，整個(gè)供電臺(tái)區(qū)都會(huì)受到影響，故障影響范圍較大。

3 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電模式仿真實(shí)驗(yàn)

3.1 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電模式仿真參數(shù)計(jì)算

在對(duì)配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電模式進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，需要計(jì)算與明確幾個(gè)重要參數(shù)。分別是合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流、合環(huán)沖擊電流等。進(jìn)行合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算時(shí)，需要采集到合環(huán)干線所在變壓器總負(fù)荷以及變壓器參數(shù)、線路負(fù)荷等數(shù)據(jù)，并運(yùn)用正確的理論與公式進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)計(jì)算與分析可知，合環(huán)運(yùn)行可等效為開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式與合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)具有附加電壓源作用的結(jié)果，合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流等于開(kāi)環(huán)方式下的負(fù)荷電流與合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓差引起的環(huán)流的疊加[3]。

在一般情況下，配電網(wǎng)是處于開(kāi)環(huán)運(yùn)行的狀態(tài)。進(jìn)行合環(huán)操作時(shí)會(huì)有一個(gè)沖擊電流產(chǎn)生。但因合環(huán)操作而產(chǎn)生的沖擊并不是始終存在，它也有一個(gè)衰減、消失的過(guò)程，即合環(huán)至穩(wěn)態(tài)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)振蕩衰減的暫態(tài)過(guò)程[4]。

根據(jù)計(jì)算與分析可知，合環(huán)電流的瞬時(shí)值與直流分量值有關(guān)，當(dāng)后者越大時(shí)，電流瞬時(shí)值也就越大。若環(huán)路抗阻與合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值不變，那么合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓子相角差的大小就決定了合環(huán)電流瞬時(shí)值的大小。因此在進(jìn)行低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電方案設(shè)計(jì)時(shí)，要想保證轉(zhuǎn)電的安全性、有效性，就應(yīng)采取有效措施將合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值差與相角差減小，而具體的措施就是調(diào)整低壓環(huán)路的運(yùn)行方式。

3.2 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電模型

在劃分模型時(shí)，以上級(jí)電源是否來(lái)自同一母線為劃分依據(jù)，并結(jié)合負(fù)載情況、接線方式以及配變參數(shù)等進(jìn)行仿真分析。

3.2.1 負(fù)荷首端合環(huán)模型

保持其他參數(shù)不變，對(duì)兩臺(tái)變壓器（參數(shù)、容量相同）負(fù)載率進(jìn)行調(diào)整，在調(diào)整過(guò)程中仿真出不同的狀態(tài)與結(jié)果。分析仿真過(guò)程以及結(jié)果可知，當(dāng)兩臺(tái)配變的上級(jí)電源取自同一10KV 饋線，配電變壓器沒(méi)有環(huán)流，沒(méi)有負(fù)荷合環(huán)。當(dāng)兩臺(tái)配電變壓器帶有負(fù)荷合環(huán)時(shí)，配電變壓器的負(fù)載率差相對(duì)較小，所產(chǎn)生的合環(huán)電流也相對(duì)較?。▍?shù)相同情況下）。參數(shù)相同情況下，兩臺(tái)配電變壓器的負(fù)載率差異變大時(shí)，合環(huán)電流也明顯變大。在兩臺(tái)電氣設(shè)備負(fù)荷相同情況下，配變?nèi)萘康淖兓厔?shì)與環(huán)流變化相反，即在配變?nèi)萘孔兇笄闆r下環(huán)流反而變小。在兩臺(tái)設(shè)備負(fù)載率相似而參數(shù)不同時(shí)，合環(huán)電流較小，隨著負(fù)載率差異的變大，合環(huán)電流也會(huì)明顯變大[5]。

經(jīng)過(guò)仿真與分析可知，在兩臺(tái)變壓器兩側(cè)沒(méi)有角差存在的情況下，兩臺(tái)變壓器的合環(huán)電流受各自所帶符合影響，在攜帶負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)，合環(huán)電流也就會(huì)相對(duì)較大。但在此種情況下，進(jìn)行合環(huán)操作時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流不是過(guò)大，斷路器、開(kāi)關(guān)等可對(duì)其進(jìn)行有效控制。且經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到，在從合環(huán)換電模型下，產(chǎn)生的諧波幅值相對(duì)較小，且不會(huì)有沖擊波形產(chǎn)生。根據(jù)以上分析可知，要想獲得較好的合環(huán)轉(zhuǎn)電效果，就需要對(duì)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)兩側(cè)的電壓相角差進(jìn)行控制，以此降低合環(huán)電流幅值。同時(shí)也可對(duì)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)兩側(cè)的變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使設(shè)備狀態(tài)盡量保持一致，將合環(huán)對(duì)配電網(wǎng)的沖擊降到最小。另外對(duì)于重載低壓線路，應(yīng)盡可能不進(jìn)行并路倒閘操作。

3.2.2 負(fù)荷末端合環(huán)模型

在仿真與分析低壓線路末端以及中間段的合環(huán)轉(zhuǎn)電時(shí)，需要對(duì)上級(jí)電源連接情況進(jìn)行考慮分析。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析后可得到：當(dāng)其中一臺(tái)變壓器的相角、電壓幅值較大時(shí)，它實(shí)際上所攜帶的負(fù)荷就相對(duì)較小，但另一臺(tái)變壓器子所帶的負(fù)荷就會(huì)相對(duì)較大。在這種情況下進(jìn)行合環(huán)操作，負(fù)荷較重的線路部分將會(huì)轉(zhuǎn)移到負(fù)荷較輕的線路中，兩臺(tái)變壓器的負(fù)載完成轉(zhuǎn)換，達(dá)到轉(zhuǎn)負(fù)荷目[6]。

4 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電方案

4.1 配變低壓側(cè)負(fù)荷中間端聯(lián)絡(luò)方案

配變低壓側(cè)負(fù)荷中間端聯(lián)絡(luò)方案的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用成本低，操作簡(jiǎn)單，接線容易，可靠性高。在該種合環(huán)轉(zhuǎn)電方案下，若臺(tái)區(qū)內(nèi)有一項(xiàng)停電或者其中一條線路發(fā)生運(yùn)行故障，就可通過(guò)操作聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移，使另一側(cè)線路擔(dān)供故障線路的大部分負(fù)荷，從而實(shí)現(xiàn)供電不中斷，因而具有較高的可靠性，能對(duì)用戶的日常用電提供一定保障。但需注意的是，這種轉(zhuǎn)電方式以引起三相不平衡，從而使配電網(wǎng)的正常運(yùn)行受到一定影響。這是因?yàn)榕潆娮儔浩髯陨泶嬖谶\(yùn)行故障，將故障線路負(fù)荷轉(zhuǎn)移到正常線路后，三相不平衡程度就會(huì)有所增加，從而使電網(wǎng)的運(yùn)行受到干擾，讓用戶用電的安全性、可靠性得不到保障。

4.2 同一公變房首段端聯(lián)絡(luò)方案

當(dāng)前我國(guó)大部分地區(qū)的公變房?jī)?nèi)都配置有兩臺(tái)變壓器，基于此可設(shè)計(jì)出以下配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電方案：在目標(biāo)線路的首端設(shè)置低壓聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，在雙公變房?jī)?nèi)設(shè)置低壓聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，兩臺(tái)配電變壓器的上級(jí)電源取自同一饋線。在正常運(yùn)行情況下，兩臺(tái)配電變壓器獨(dú)立運(yùn)作并且分別負(fù)責(zé)各自的范圍，即各自對(duì)分區(qū)供電。為實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電目的，將低壓智能投切環(huán)網(wǎng)柜設(shè)置在雙變公房低壓側(cè)的適當(dāng)位置，利用該設(shè)備充當(dāng)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)形成一個(gè)環(huán)形供電的方案。在此方案下，若其中一個(gè)配電變壓器需要停電檢修，就先合上相應(yīng)開(kāi)關(guān)再將該配電變壓器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。這樣在變壓器檢修過(guò)程中，低壓側(cè)母線依舊能夠持續(xù)供電，母線不會(huì)受到短時(shí)失壓的影響。

經(jīng)研究與實(shí)踐證明，這一低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電方案有一定的科學(xué)性與可行性，可在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行運(yùn)用。但值得注意的是，這種轉(zhuǎn)電方案也存有些許缺陷，如在合環(huán)時(shí)容易出現(xiàn)較大的沖擊電流以及環(huán)流，從而引發(fā)一些意外事故。為避免意外事故的發(fā)生，在運(yùn)用這一低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電方案時(shí)就需要做好對(duì)各參數(shù)的計(jì)算以及設(shè)置，從而保證配網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

4.3 兩臺(tái)配變低壓干線終端合環(huán)方案

在一些電房中只配備一臺(tái)配電變壓器，針對(duì)這一情況，可將聯(lián)絡(luò)點(diǎn)設(shè)置在比較重要的支線處或者不同臺(tái)區(qū)的供電負(fù)荷末端，以便合環(huán)轉(zhuǎn)電能有效實(shí)現(xiàn)。在一般情況下。每個(gè)臺(tái)區(qū)的配電變壓器都是獨(dú)立運(yùn)作，變壓器之間的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)為斷開(kāi)狀態(tài)。如果有轉(zhuǎn)電需要，就可以根據(jù)具體的操作規(guī)范對(duì)負(fù)荷進(jìn)行切換，讓另一個(gè)電源點(diǎn)承擔(dān)負(fù)荷，從而達(dá)到轉(zhuǎn)電的目的。若配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中其中一個(gè)配電變壓器出現(xiàn)運(yùn)行故障無(wú)法向負(fù)荷繼續(xù)供電，此時(shí)就閉合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，讓另一臺(tái)配電變壓器進(jìn)行聯(lián)通，促進(jìn)負(fù)荷轉(zhuǎn)換，讓另外一臺(tái)變壓器擔(dān)供受損變壓器的大部分負(fù)荷，從而讓供電持續(xù)進(jìn)行。結(jié)合以上分析可知，該種配電網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電方式原理簡(jiǎn)單、線路結(jié)構(gòu)也比較清楚，接線容易，有較高的應(yīng)用價(jià)值。但值得注意的是，這種閉環(huán)轉(zhuǎn)電方式對(duì)合環(huán)點(diǎn)的要求較高，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要能根據(jù)實(shí)際情況合理選擇合環(huán)點(diǎn)的位置，確保末端線路有足夠的承載能力。在應(yīng)用這一合環(huán)轉(zhuǎn)電方案時(shí)還應(yīng)對(duì)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)兩側(cè)電壓予以關(guān)注。這是因?yàn)椋谶@樣的連接方式下，臺(tái)區(qū)與臺(tái)區(qū)之間的供電半徑會(huì)明顯不同，且差異相對(duì)較大，因而在進(jìn)行合環(huán)轉(zhuǎn)電操作時(shí)容易導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)點(diǎn)兩側(cè)電壓差放大，使環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)受到影響。

5 配網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電智能裝置與技術(shù)應(yīng)用

基于以上幾種方案存在的技術(shù)缺陷與安全隱患，提出將一種低壓智能環(huán)網(wǎng)自投裝置運(yùn)用于配電網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)電業(yè)務(wù)，利用該裝置來(lái)對(duì)線路、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與調(diào)控，從而提升配網(wǎng)供電的安全性、可靠性與穩(wěn)定性，確保用戶用電質(zhì)量。

該裝置在配電網(wǎng)中的運(yùn)行原理以及過(guò)程如下：在得到電源供應(yīng)后，裝置開(kāi)始自動(dòng)監(jiān)測(cè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，對(duì)兩側(cè)開(kāi)關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，自動(dòng)判斷出環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，并根據(jù)檢測(cè)到的運(yùn)行方式進(jìn)入對(duì)應(yīng)的工作模式。如當(dāng)裝置檢測(cè)到系統(tǒng)處于正向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，就會(huì)一鍵轉(zhuǎn)供電。

該智能裝置具有自投、自復(fù)、合環(huán)以及過(guò)流保護(hù)等功能，能為系統(tǒng)供電提供有效保障。且智能裝置具備有GPRS 無(wú)線通信擴(kuò)展功能以及RS485 通訊接口，能為配電網(wǎng)低壓合環(huán)轉(zhuǎn)電的實(shí)現(xiàn)提供很大幫助。將該智能化裝置運(yùn)用于低壓配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備、線路的運(yùn)行狀態(tài)都能得到有效操作，若有必要，還可通過(guò)該裝置對(duì)配電網(wǎng)內(nèi)相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，從而使配電網(wǎng)的供電送電更為穩(wěn)定。該裝置的定時(shí)自檢功能可按照設(shè)定的程序?qū)ψ陨淼倪\(yùn)行狀態(tài)做出檢查與調(diào)控，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息提醒相關(guān)工作人員進(jìn)一步檢查與處理，確保不會(huì)出現(xiàn)大面積的停電事故。并且該裝置還具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，讓設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行隱患后，智能裝置可自動(dòng)記錄異常信息并遠(yuǎn)距離將各項(xiàng)信息傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)終端或控制中心，便于工作人員及時(shí)掌握情況并采取相應(yīng)措施對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，避免故障影響擴(kuò)大。

在低壓配電網(wǎng)中，通過(guò)該智能裝置可遙測(cè)設(shè)備失壓、過(guò)流水、越限等信息并完成遠(yuǎn)距離傳送，為工作人員的運(yùn)維提供便利。該設(shè)備具有很高的靈敏性以及極強(qiáng)的抗干擾性，能效屏蔽粉塵、煙霧、噪音等的影響而采集到真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的真實(shí)反映。在操作配電網(wǎng)低壓和環(huán)轉(zhuǎn)電時(shí)，該智能裝置可以遙測(cè)到兩段的交流電壓、頻率以及母聯(lián)電流，并借助相關(guān)程序自動(dòng)計(jì)算出開(kāi)關(guān)兩側(cè)相位差、電壓差等，確保設(shè)備各項(xiàng)動(dòng)作合理、有效。這一智能裝置具備

自投以及自復(fù)功能，在配網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，智能裝置會(huì)對(duì)各設(shè)備、線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，若監(jiān)測(cè)到其中一路電壓出現(xiàn)異常，且異常時(shí)間達(dá)到設(shè)定值后，裝置就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行投切操作，會(huì)斷開(kāi)故障并促進(jìn)負(fù)荷轉(zhuǎn)換，讓供電持續(xù)進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電能是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的一項(xiàng)重要能源，在當(dāng)前背景下，供電企業(yè)必須要加大對(duì)轉(zhuǎn)電、供電技術(shù)的研究，要探索與應(yīng)用新的轉(zhuǎn)電技術(shù)與供電模式，有效滿足用戶多層次的用電需求。