配電網合環運行的影響因素及運行原則探究

魏宏芬

摘 要：社會經濟的飛速發展進步，人們各方面生活條件的提高，使其對于城市配電網供電的安全性和穩定性的要求也在不斷的提升。現今，我國廣泛的使用雙向供電和多源供電的模式，工作期間也有較多的合環操作。不過，進行合環操作時，可能會出現比較大的沖擊電流，后續還可能會出現較大的環流，這些因素對于電網的運行有著十分不利的影響。作者針對電網合環運行的各種影響因素展開了深入的分析論述。

關鍵詞：配電網合環運行；影響因素；運行原則

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.166

在各個市配電網絡中，電路的走向、配電設備的具體位置以及用戶的分布所具有的地理特征都十分明顯。由于電網地域以及配電設備都比較集中，而且城市配電網絡與其它網絡間存在較多的交叉跨越，因此要想有效的提升供電的穩定性，則不僅需要建立穩定的電源點，還需要將配電網絡的常用結構設置成環型，也可以使用雙端電源環網或者是多電源供電網絡，使用這些供電模式的主要目的都是將原本獨立的輻射式配電網變成運行更為靈活的鏈式配電網。配電系統帶電合環具體是指需要在兩個變電站的低壓母線上配有一段配電線路，且線路之間需要使用聯絡開關。若整個系統都處于正常工作狀態，則聯絡開關會處于各自的配電線路上。一旦出現緊急情況，則可以合上聯絡開關再進行相應的處理。

1 對于配電網合環有影響的因素

1.1 合環電流的主要成因

在對配電網絡開展合環操作時，一般合環線路兩邊的電源都是處于分列運行的狀態，不過這些電源的上級電源需要是并列的。在深入的研究后可以發現，10kV配電網出現合環電流的根源有下述幾個方面：首先，合環開關兩邊變電所母線之間存在著較大的電壓差，這些電壓差、相位差都會出現環流。其次，合環開關兩邊變電所母線會對系統產生一個短路阻抗，這便會產生各種類型的環流。在對配電網的饋線開展合環操作時，需要經過一個暫態期間，在這一時期，斷路器閉合前合環兩邊會有一個ΔU ·≠ 0的電壓差，但是當斷路器處于閉合狀態時，兩端的電壓差便會突然變化，合環斷路器兩邊的電壓也會變成大小相等，相差角也不存在，也就是ΔU ·≠ 0的狀態，而這會使得環內各個節點的電壓、角度等都產生變化，環上各個節點發動機的電勢以及角度也會改變。可是，發電機的轉子是存在一定的慣性的，但是發電機的角度即轉子的角度是無法突然發生變化的，需要在一個搖擺變化之后才可以處于新的穩態值，如果開口電壓的相角以及頻率不一致，則發電機以及環網內的各個線路在合環后就會出現功率震蕩，最終便會出現并列合環操作的沖擊電流以及電磁環網的環流。

1.2 對于合環有作用的各種因素

可以對合環系統進行相應的簡化，這樣可以更加簡單的分析各種影響因素。各個配電網絡的結構是有較大的不同的，因此必須要結合實際情況來確定合環點的具體位置。還需要結合整個電網合環的運行狀態，從中抽象出適應性較強可以快速完成分析的計算模式。現今普遍使用的合環模型中所具有的主要設備有主變壓器、低壓側母線、合環線路以及各個聯絡開關等，對于合環后聯絡開關有主要影響的就是功率以及電流，其影響主要體現在：（1）合環后主變壓器高壓側電壓差ΔU ·；（2）合環后主變壓器低壓側母線電壓UL ；（3）主變壓器所帶負荷：S1、S2、L1、L2 ；（4）主變壓器阻抗：ZT1、ZT2 ；（5）合環前主變壓器低壓側母線電壓UL1、UL2。

深入分析合環電流產生的成因，可以知道其主要影響因素為合環點兩側的電壓差、相角差和合環環路上存在的線路阻抗。通常條件下，合環電流的大小與電壓幅值以及相角差是成正比的，但是合環路線路阻抗則是成反比的，所以使用調節變壓器分接頭位置并改變變壓器負荷大小的工作方式能夠使合環電流更為合理。

2 10kV 配電網合環運行期間需遵循原則

借助理論模型構建工作，并結合合環的具體狀態來開展計算和分析工作。在本次作者的研究中，將中國南方電網公司的“十二五”項目所使用的110千伏及以下配電網作為研究對象，并且依據技術規定中的B、C、D三類標準來開展建模工作。模型構建中所需要的各項基本參數以及邊界條件為：首先，在B類供電區應當使用110kV變壓器，50MVA 有載調壓兩卷變、C 類為40MVA 有載調壓兩卷變、D 類為40MVA 有載調壓三卷變。其次，對于兩座變電站，必須保證期平衡節點的初始位置始終都是0度，并且要保證10kV線路電壓的值在9.3～10.7kV 的范圍內。再次，對于10kV架空線路，應當使用LGJ-185、電纜采用YJV22-3×300，需要對線路進行三分段處理，并且要保證線路上的負荷都是均勻分布的，如果線路的負載大于130%，則一定不能開展合環操作。最后，為了更好地保證10kV線路和系統運行的安全穩定性， 600/5、過流保護電流設定為900A，速斷保護電流設定為2400A。除此之外，由于這次的合環工作是從 “合環- 解環-再合環- 再解環”的整個流程，而且需要考慮到再合環的極限情況，也就是需要將兩條線路的出現開關作為第二次合環的具體時間。在設立好10kV 配電網合環模型后，便需要使用配電網合環計算系統來確定出三種工作方式下的理論模型計算結果，在對得到的結果進行深入的分析，最終確定各個單一因素對于地區合環運行的具體影響。主要影響因素包括：（1）電壓差。電壓差主要是對地區出線開關產生影響，如果B站高壓側的電壓差不超過20.5%，則可以開展合環操作。（2）相位差。必須對相位差進行合理的控制，這樣才能夠確保合環系統的高效運行。（3）線路的負荷。要結合居民區的實際要求以及線路的最大可承受負荷來確定具體的線路負荷，在做到充分利用線路的同時又不應當使線路的運行負荷過大。

3 結語

本文深入的分析論述了配電網合環運行過程中的各種影響因素，并指出了導致配電網合環運行過程中各種問題的主要原因，針對這些原因制定了相應的解決方案，其主要目的是提高我國電網輸送的質量和效率，更好的滿足人們不斷提高的需求，促進我國電網事業的長遠穩定發展。

參考文獻：

[1]張承周.20kV配電網合環運行可靠性分析和優化策略研究[D].華南理工大學，2013.

[2]甘國曉.配電網合環可行性研究[D].重慶大學，2015.

[3]蔣璧玉.配電網合環運行電流分析及控制策略研究[D].西南石油大學，2016.