配網低壓合環轉電的應用

蔣奇

（云南電網有限責任公司昆明供電局 云南省昆明市 650200）

在現代社會，電力已經成為一種不可缺少的能源資源，電力影響著人們的學習、工作與生活，若出現停電問題，人們的生活以及社會的發展都將受到嚴重影響。基于此，下面就配網低壓合環轉電相關問題做具體分析。

1 配網低壓合環轉電現狀

目前，我國大部分地區的低壓配網采用的是開環運行的模式，這種運行模式雖有一定的可行性，但也存有很多缺陷。如當用電用戶數量有所增加后，就需要在配電房新增支線負載，這樣不僅導致線損增加，而且也會帶來一些安全隱患，且研究發現，開環運行模式下的電能損耗整體上要嚴重一些。基于此，提出將開環運行模式轉變為閉環運行，通過這樣的轉換來減輕高負荷配變的負擔，在提高電力資源利用率的同時也提升用戶用電質量，讓用戶用電需求得到滿足。但在原來的運行方式下，配網低壓合環運行的過程中也存在一些問題。如在合環的瞬間會有較大的沖擊電流產生，沖擊電流對配網內上級電源的運行狀態產生影響，導致供電的穩定性下降。此外，在閉合環網中也有可能會有較大的環流產生，從而造成配網內部分線路或電氣設備過載，或引起跳閘，從而給用戶的正常用電帶來很大影響[1]。因此有必要對配網低壓合環轉電的方式進行創新優化。

2 配網低壓合環轉電常見方式

2.1 樹干型轉電

樹干型方式接線靈活，便于縮短線路間距離，有需要時可就近增加支線。但受線路結構、線路數量等影響導致故障定位難度大，故障發生后很難在短時間內準確固定位置并做出有效處理，從而導致故障影響不斷擴大，使多個用戶的用電受到影響[2]。

2.2 放射型轉電

放射型接線方式的優點是便于維護，線路結構相對簡單，不存在交叉線路。但也存在缺點，如線路總線長，耗材量較大以及有可能出現較大的線損等。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，從而減少對其他用戶的影響。

2.3 混合型轉電

混合型接線方式同樣優缺點兼具。優點是對材料的消耗量較少，且易于接線，線路結構比較簡單清晰。缺點是一旦發生故障尤其是主干線發生故障后，整個供電臺區都會受到影響，故障影響范圍較大。

3 配網低壓合環轉電模式仿真實驗

3.1 配網低壓合環轉電模式仿真參數計算

在對配網低壓合環轉電模式進行創新時，需要計算與明確幾個重要參數。分別是合環穩態電流、合環沖擊電流等。進行合環穩態電流計算時，需要采集到合環干線所在變壓器總負荷以及變壓器參數、線路負荷等數據，并運用正確的理論與公式進行計算。通過計算與分析可知，合環運行可等效為開環運行方式與合環點兩側具有附加電壓源作用的結果，合環穩態電流等于開環方式下的負荷電流與合環點兩側電壓差引起的環流的疊加[3]。

在一般情況下，配電網是處于開環運行的狀態。進行合環操作時會有一個沖擊電流產生。但因合環操作而產生的沖擊并不是始終存在，它也有一個衰減、消失的過程，即合環至穩態應當是一個振蕩衰減的暫態過程[4]。

根據計算與分析可知，合環電流的瞬時值與直流分量值有關，當后者越大時，電流瞬時值也就越大。若環路抗阻與合環點兩側電壓幅值不變，那么合環點兩側電壓子相角差的大小就決定了合環電流瞬時值的大小。因此在進行低壓合環轉電方案設計時，要想保證轉電的安全性、有效性，就應采取有效措施將合環點兩側電壓幅值差與相角差減小，而具體的措施就是調整低壓環路的運行方式。

3.2 配網低壓合環轉電模型

在劃分模型時，以上級電源是否來自同一母線為劃分依據，并結合負載情況、接線方式以及配變參數等進行仿真分析。

3.2.1 負荷首端合環模型

保持其他參數不變，對兩臺變壓器（參數、容量相同）負載率進行調整，在調整過程中仿真出不同的狀態與結果。分析仿真過程以及結果可知，當兩臺配變的上級電源取自同一10KV 饋線，配電變壓器沒有環流，沒有負荷合環。當兩臺配電變壓器帶有負荷合環時，配電變壓器的負載率差相對較小，所產生的合環電流也相對較小（參數相同情況下）。參數相同情況下，兩臺配電變壓器的負載率差異變大時，合環電流也明顯變大。在兩臺電氣設備負荷相同情況下，配變容量的變化趨勢與環流變化相反，即在配變容量變大情況下環流反而變小。在兩臺設備負載率相似而參數不同時，合環電流較小，隨著負載率差異的變大，合環電流也會明顯變大[5]。

經過仿真與分析可知，在兩臺變壓器兩側沒有角差存在的情況下，兩臺變壓器的合環電流受各自所帶符合影響，在攜帶負荷嚴重不平衡時，合環電流也就會相對較大。但在此種情況下，進行合環操作時產生的沖擊電流不是過大，斷路器、開關等可對其進行有效控制。且經實驗得到，在從合環換電模型下，產生的諧波幅值相對較小，且不會有沖擊波形產生。根據以上分析可知，要想獲得較好的合環轉電效果，就需要對聯絡點兩側的電壓相角差進行控制，以此降低合環電流幅值。同時也可對聯絡點兩側的變壓器進行調節，使設備狀態盡量保持一致，將合環對配電網的沖擊降到最小。另外對于重載低壓線路，應盡可能不進行并路倒閘操作。

3.2.2 負荷末端合環模型

在仿真與分析低壓線路末端以及中間段的合環轉電時，需要對上級電源連接情況進行考慮分析。經過實驗分析后可得到：當其中一臺變壓器的相角、電壓幅值較大時，它實際上所攜帶的負荷就相對較小，但另一臺變壓器子所帶的負荷就會相對較大。在這種情況下進行合環操作，負荷較重的線路部分將會轉移到負荷較輕的線路中，兩臺變壓器的負載完成轉換，達到轉負荷目[6]。

4 配網低壓合環轉電方案

4.1 配變低壓側負荷中間端聯絡方案

配變低壓側負荷中間端聯絡方案的優點是應用成本低，操作簡單，接線容易，可靠性高。在該種合環轉電方案下，若臺區內有一項停電或者其中一條線路發生運行故障，就可通過操作聯絡開關來實現負荷轉移，使另一側線路擔供故障線路的大部分負荷，從而實現供電不中斷，因而具有較高的可靠性，能對用戶的日常用電提供一定保障。但需注意的是，這種轉電方式以引起三相不平衡，從而使配電網的正常運行受到一定影響。這是因為配電變壓器自身存在運行故障，將故障線路負荷轉移到正常線路后，三相不平衡程度就會有所增加，從而使電網的運行受到干擾，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絡方案

當前我國大部分地區的公變房內都配置有兩臺變壓器，基于此可設計出以下配網低壓合環轉電方案：在目標線路的首端設置低壓聯絡點，在雙公變房內設置低壓聯絡開關，兩臺配電變壓器的上級電源取自同一饋線。在正常運行情況下，兩臺配電變壓器獨立運作并且分別負責各自的范圍，即各自對分區供電。為實現配網低壓合環轉電目的，將低壓智能投切環網柜設置在雙變公房低壓側的適當位置，利用該設備充當聯絡點形成一個環形供電的方案。在此方案下，若其中一個配電變壓器需要停電檢修，就先合上相應開關再將該配電變壓器的開關斷開。這樣在變壓器檢修過程中，低壓側母線依舊能夠持續供電，母線不會受到短時失壓的影響。

經研究與實踐證明，這一低壓合環轉電方案有一定的科學性與可行性，可在現實生活中進行運用。但值得注意的是，這種轉電方案也存有些許缺陷，如在合環時容易出現較大的沖擊電流以及環流，從而引發一些意外事故。為避免意外事故的發生，在運用這一低壓合環轉電方案時就需要做好對各參數的計算以及設置，從而保證配網運行的安全性與穩定性。

4.3 兩臺配變低壓干線終端合環方案

在一些電房中只配備一臺配電變壓器，針對這一情況，可將聯絡點設置在比較重要的支線處或者不同臺區的供電負荷末端，以便合環轉電能有效實現。在一般情況下。每個臺區的配電變壓器都是獨立運作，變壓器之間的聯絡點為斷開狀態。如果有轉電需要，就可以根據具體的操作規范對負荷進行切換，讓另一個電源點承擔負荷，從而達到轉電的目的。若配電網在運行過程中其中一個配電變壓器出現運行故障無法向負荷繼續供電，此時就閉合聯絡開關，讓另一臺配電變壓器進行聯通，促進負荷轉換，讓另外一臺變壓器擔供受損變壓器的大部分負荷，從而讓供電持續進行。結合以上分析可知，該種配電網低壓合環轉電方式原理簡單、線路結構也比較清楚，接線容易，有較高的應用價值。但值得注意的是，這種閉環轉電方式對合環點的要求較高，在實際應用過程中要能根據實際情況合理選擇合環點的位置，確保末端線路有足夠的承載能力。在應用這一合環轉電方案時還應對聯絡點兩側電壓予以關注。這是因為，在這樣的連接方式下，臺區與臺區之間的供電半徑會明顯不同，且差異相對較大，因而在進行合環轉電操作時容易導致聯絡點兩側電壓差放大，使環網的運行狀態受到影響。

5 配網低壓合環轉電智能裝置與技術應用

基于以上幾種方案存在的技術缺陷與安全隱患，提出將一種低壓智能環網自投裝置運用于配電網合環轉電業務，利用該裝置來對線路、設備運行狀態進行監測與調控，從而提升配網供電的安全性、可靠性與穩定性，確保用戶用電質量。

該裝置在配電網中的運行原理以及過程如下：在得到電源供應后，裝置開始自動監測聯絡開關狀態，對兩側開關運行數據進行讀取，自動判斷出環網系統的運行方式，并根據檢測到的運行方式進入對應的工作模式。如當裝置檢測到系統處于正向運動狀態時，就會一鍵轉供電。

該智能裝置具有自投、自復、合環以及過流保護等功能，能為系統供電提供有效保障。且智能裝置具備有GPRS 無線通信擴展功能以及RS485 通訊接口，能為配電網低壓合環轉電的實現提供很大幫助。將該智能化裝置運用于低壓配電網后，配電網內各設備、線路的運行狀態都能得到有效操作，若有必要，還可通過該裝置對配電網內相關電氣設備進行遠程調控，從而使配電網的供電送電更為穩定。該裝置的定時自檢功能可按照設定的程序對自身的運行狀態做出檢查與調控，當運行狀態異常時可自動發出報警信息提醒相關工作人員進一步檢查與處理，確保不會出現大面積的停電事故。并且該裝置還具備數據遠傳功能，讓設備出現運行隱患后，智能裝置可自動記錄異常信息并遠距離將各項信息傳輸到監測終端或控制中心，便于工作人員及時掌握情況并采取相應措施對設備進行調控，避免故障影響擴大。

在低壓配電網中，通過該智能裝置可遙測設備失壓、過流水、越限等信息并完成遠距離傳送，為工作人員的運維提供便利。該設備具有很高的靈敏性以及極強的抗干擾性，能效屏蔽粉塵、煙霧、噪音等的影響而采集到真實準確的數據，實現對電氣設備運行狀態的真實反映。在操作配電網低壓和環轉電時，該智能裝置可以遙測到兩段的交流電壓、頻率以及母聯電流，并借助相關程序自動計算出開關兩側相位差、電壓差等，確保設備各項動作合理、有效。這一智能裝置具備

自投以及自復功能，在配網運行過程中，智能裝置會對各設備、線路的運行狀態進行自動監測，若監測到其中一路電壓出現異常，且異常時間達到設定值后，裝置就會自動進行投切操作，會斷開故障并促進負荷轉換，讓供電持續進行。

6 結語

綜上所述，電能是推動社會發展進步的一項重要能源，在當前背景下，供電企業必須要加大對轉電、供電技術的研究，要探索與應用新的轉電技術與供電模式，有效滿足用戶多層次的用電需求。