手拉手10kV配網合環操作的效驗計算

羅會慶 張努努 李揚帆

（四川省德陽供電公司，四川 德陽 618000）

手拉手10kV配網合環操作的效驗計算

羅會慶 張努努 李揚帆

（四川省德陽供電公司，四川 德陽 618000）

在城市配網手拉手的基礎上，提出一種簡單實用的計算方法，用于判斷線路間是否能夠合環，具有可操作性。同時，以綿陽供電公司的10kV普環三線和10kV雙橋線進行實例分析計算，來驗證該方法的可行性。

城市配網；手拉手結構；合環操作；供電可靠性

1 研究背景

當今社會，伴隨著科技的高速發展、人類文化生活水平的持續提升，電力企業作為經濟建設的支持、服務者，起著至關重要且不可替代的核心作用。并且，由于部分行業、產品對電力質量的可靠性要求逐漸提高，對于各類停電甚至是短時停電，無論是否為供電企業自身原因，都相當敏感。造成停電的原因渠道很多，在10kV及以下配電網中，計劃檢修、新增用戶接入電網、臨時缺陷處理、故障處理等，皆有可能因造成電網新增用戶的接入配網缺陷處理、事故處理以及上級電網檢修需要等而造成配網停電。而電網如果停電，將不可避免地對部分企業正常生產造成影響，對群眾正常生活帶來諸多不便，也會造成電力企業自身售電量減少。大量的停電造成社會各方面影響的同時，對電力企業堅強電網的社會形象也造成了負面影響。

為全面貫徹國家電網公司“一強三優”現代公司理念，為客戶提供“優質、方便、規范、真誠”電力服務，減少停電時間、頻率以及停電影響的面積戶數，提高供電可靠性，增加售電最大利潤化。對于建設堅強電網，一是要著力于不斷優化電網結構，而是要不斷提升電網運行操作應用技術［1］。

目前，部分城市配網基本實現了手拉手結構，能夠在不同的線路分支之間靈活切換，實現互供互送，同時給合環操作提供了有利的網絡基礎。而線路間在什么情況下可以進行合環操作，怎樣計算判斷。基于此，本文提出了一種計算判斷方法作為合環操作的依據，該方法簡單實用，不需要進行復雜的潮流計算。

2 合環操作的相關規定

城市配網手拉手結構為線路間的互供互送，線路間的合環操作提供有利的網絡條件，使城市配網的供電可靠性得到了提高，合環操作的實現進一步提高了供電可靠性，能夠真正實現不停電。下面給出合環操作的相關規定。依據相關標準，總結了并列和合環運行的技術條件，并列（合環）需要考慮和計算的問題。

根據《四川電網調度管理規定》并列運行的技術條件如下：①并列電源的相序、相位必須相等；②頻率相差在0.3HZ內，如果發電機直接并列供電，頻率相差在0.1HZ內；③電網與電網合，合環點電壓偏差在5%以內，如果發電機直接并列于電網供電，合環點電壓偏差要求在1%內，如果并列點是通過長聯絡線與電網并列，并列點兩側電壓偏差要求在10%內。

合環運行的技術條件如下：合環操作必須保證相位相同，合環前的兩電源應確保系統屬于同期運行，且合環后必須保證各環節潮流值的變化幅度不超過設備容量、系統穩定及繼電保護等幾個方面的限額。合環瞬間的電壓偏差，一般允許在30%以內，負荷相角差不超過30?，操作前有條件的情況應盡量啟用合環開關的同期裝置，檢查負荷相角差及電壓差。

本文考慮的是線路間的合環操作，因此計算時只需考慮合環運行的技術條件。

3 合環操作的實用計算

3.1 合環點電壓的計算

合環時的電壓差一般允許在30%以內。考慮控制主變檔位和110kV母線電壓，采用如下計算公式：

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

3.2 合環點相角差的計算

負荷相角差一般不超過30°，有條件時應采用同期裝置進行操作。一般考慮主變聯結組別相同的情況下，忽略制造工藝造成的誤差，考慮到負荷功率因數的差異，計算公式：

式（2）中，Δδ為合環點的相角差；φ1為兩條合環線路合環前補償后的最大功率因數；φ2為兩條合環線路合環前補償后的最小功率因數。

3.3 合環后穩態潮流的計算與分析

3.3.1 解環操作前對解環點的有（無）功、潮流進行檢查。合、解環會導致負荷有無功及潮流的重新分配，而最惡劣的情況就是解環點在線路的始末端，導致負荷全部轉移，因此需要通過計算確保解環后系統各部分電壓在規定范圍內。因此，這里只分析解環點造成潮流變化最大的情況，此時最大可能電壓降（我國規定10kV及以下電壓供電的負荷正常情況下電壓偏差在±7%內）：

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

3.3.2 最大合環沖擊電流值與開關速斷保護。合環瞬間，系統將因合環點的電壓偏差值而產生瞬間合環沖擊電流。按照《電力系統暫態分析》文本中的科學定義，該合環沖擊電流只存在于暫態過程，時間不大于2～5個周波，即非周期分量大部分在不到0.1s的時間內將衰減至零。合環沖擊電流由周期分量（穩態電流）和非周期分量（直流分量）構成，其最大瞬時值將在合環發生經過半個周期后（約0.01s）出現，計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，實際取值范圍為1.8～1.9；Im為合環穩態電流；Zm為合環線路環路阻抗有名值，如圖1所示。

圖1 線路環路阻抗示意圖

由此，只要速斷保護能夠躲過最大合環沖擊電流的影響，過流保護能夠躲過合環后的穩態電流的影響，即可滿足條件。具體來看，合環時合環點必然存在電壓差，該電壓偏差在合環后，隨著暫態過程的結束而逐步衰減。合環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。因此，合環穩態電流與合環點前后電壓幅值差近似呈正比，合環穩態電流與環網總阻抗近似呈反比。

3.3.3 合環時保護的靈敏度校驗。合環時保護靈敏度的校驗可由公式：計算得到，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為開關過流保護一次折算電流。

3.3.4 對設備容量限額的影響。合、解環會導致負荷有無功及潮流的重新分配，而最惡劣的情況就是解環點在線路的始末端，導致負荷全部轉移，在這種情況下，判斷負荷容量是否超過了變電站主變和開關以及相應線路的開關設備等的容量限額。

4 結論

本文依照合環運行的相關數據要求，提出理論計算和判斷可否合環的方法，以此來判斷環網線路間是否進行合、解環操作，該計算方法相對潮流計算較為簡單、實用。同時，通過不同的計算條件公式來論證方法的有效性，提供理論判斷依據供地方城市配網進行合環操作計算評價參考。

［1］葉清華，唐國慶，王磊，等.配電網合環操作環流分析系統的開發和應用［J］.電力系統自動化，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

羅會慶（1979-），男，大專，助理工程師，研究方向:配網運行及維護。