配电网合环运行的影响因素及运行原则探究

魏宏芬

摘 要：社会经济的飞速发展进步，人们各方面生活条件的提高，使其对于城市配电网供电的安全性和稳定性的要求也在不断的提升。现今，我国广泛的使用双向供电和多源供电的模式，工作期间也有较多的合环操作。不过，进行合环操作时，可能会出现比较大的冲击电流，后续还可能会出现较大的环流，这些因素对于电网的运行有着十分不利的影响。作者针对电网合环运行的各种影响因素展开了深入的分析论述。

关键词：配电网合环运行；影响因素；运行原则

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

在各个市配电网络中，电路的走向、配电设备的具体位置以及用户的分布所具有的地理特征都十分明显。由于电网地域以及配电设备都比较集中，而且城市配电网络与其它网络间存在较多的交叉跨越，因此要想有效的提升供电的稳定性，则不仅需要建立稳定的电源点，还需要将配电网络的常用结构设置成环型，也可以使用双端电源环网或者是多电源供电网络，使用这些供电模式的主要目的都是将原本独立的辐射式配电网变成运行更为灵活的链式配电网。配电系统带电合环具体是指需要在两个变电站的低压母线上配有一段配电线路，且线路之间需要使用联络开关。若整个系统都处于正常工作状态，则联络开关会处于各自的配电线路上。一旦出现紧急情况，则可以合上联络开关再进行相应的处理。

1 对于配电网合环有影响的因素

1.1 合环电流的主要成因

在对配电网络开展合环操作时，一般合环线路两边的电源都是处于分列运行的状态，不过这些电源的上级电源需要是并列的。在深入的研究后可以发现，10kV配电网出现合环电流的根源有下述几个方面：首先，合环开关两边变电所母线之间存在着较大的电压差，这些电压差、相位差都会出现环流。其次，合环开关两边变电所母线会对系统产生一个短路阻抗，这便会产生各种类型的环流。在对配电网的馈线开展合环操作时，需要经过一个暂态期间，在这一时期，断路器闭合前合环两边会有一个ΔU ·≠ 0的电压差，但是当断路器处于闭合状态时，两端的电压差便会突然变化，合环断路器两边的电压也会变成大小相等，相差角也不存在，也就是ΔU ·≠ 0的状态，而这会使得环内各个节点的电压、角度等都产生变化，环上各个节点发动机的电势以及角度也会改变。可是，发电机的转子是存在一定的惯性的，但是发电机的角度即转子的角度是无法突然发生变化的，需要在一个摇摆变化之后才可以处于新的稳态值，如果开口电压的相角以及频率不一致，则发电机以及环网内的各个线路在合环后就会出现功率震荡，最终便会出现并列合环操作的冲击电流以及电磁环网的环流。

1.2 对于合环有作用的各种因素

可以对合环系统进行相应的简化，这样可以更加简单的分析各种影响因素。各个配电网络的结构是有较大的不同的，因此必须要结合实际情况来确定合环点的具体位置。还需要结合整个电网合环的运行状态，从中抽象出适应性较强可以快速完成分析的计算模式。现今普遍使用的合环模型中所具有的主要设备有主变压器、低压侧母线、合环线路以及各个联络开关等，对于合环后联络开关有主要影响的就是功率以及电流，其影响主要体现在：（1）合环后主变压器高压侧电压差ΔU ·；（2）合环后主变压器低压侧母线电压UL ；（3）主变压器所带负荷：S1、S2、L1、L2 ；（4）主变压器阻抗：ZT1、ZT2 ；（5）合环前主变压器低压侧母线电压UL1、UL2。

深入分析合环电流产生的成因，可以知道其主要影响因素为合环点两侧的电压差、相角差和合环环路上存在的线路阻抗。通常条件下，合环电流的大小与电压幅值以及相角差是成正比的，但是合环路线路阻抗则是成反比的，所以使用调节变压器分接头位置并改变变压器负荷大小的工作方式能够使合环电流更为合理。

2 10kV 配电网合环运行期间需遵循原则

借助理论模型构建工作，并结合合环的具体状态来开展计算和分析工作。在本次作者的研究中，将中国南方电网公司的“十二五”项目所使用的110千伏及以下配电网作为研究对象，并且依据技术规定中的B、C、D三类标准来开展建模工作。模型构建中所需要的各项基本参数以及边界条件为：首先，在B类供电区应当使用110kV变压器，50MVA 有载调压两卷变、C 类为40MVA 有载调压两卷变、D 类为40MVA 有载调压三卷变。其次，对于两座变电站，必须保证期平衡节点的初始位置始终都是0度，并且要保证10kV线路电压的值在9.3～10.7kV 的范围内。再次，对于10kV架空线路，应当使用LGJ-185、电缆采用YJV22-3×300，需要对线路进行三分段处理，并且要保证线路上的负荷都是均匀分布的，如果线路的负载大于130%，则一定不能开展合环操作。最后，为了更好地保证10kV线路和系统运行的安全稳定性， 600/5、过流保护电流设定为900A，速断保护电流设定为2400A。除此之外，由于这次的合环工作是从 “合环- 解环-再合环- 再解环”的整个流程，而且需要考虑到再合环的极限情况，也就是需要将两条线路的出现开关作为第二次合环的具体时间。在设立好10kV 配电网合环模型后，便需要使用配电网合环计算系统来确定出三种工作方式下的理论模型计算结果，在对得到的结果进行深入的分析，最终确定各个单一因素对于地区合环运行的具体影响。主要影响因素包括：（1）電压差。电压差主要是对地区出线开关产生影响，如果B站高压侧的电压差不超过20.5%，则可以开展合环操作。（2）相位差。必须对相位差进行合理的控制，这样才能够确保合环系统的高效运行。（3）线路的负荷。要结合居民区的实际要求以及线路的最大可承受负荷来确定具体的线路负荷，在做到充分利用线路的同时又不应当使线路的运行负荷过大。

3 结语

本文深入的分析论述了配电网合环运行过程中的各种影响因素，并指出了导致配电网合环运行过程中各种问题的主要原因，针对这些原因制定了相应的解决方案，其主要目的是提高我国电网输送的质量和效率，更好的满足人们不断提高的需求，促进我国电网事业的长远稳定发展。

参考文献：

[1]张承周.20kV配电网合环运行可靠性分析和优化策略研究[D].华南理工大学，2013.

[2]甘国晓.配电网合环可行性研究[D].重庆大学，2015.

[3]蒋璧玉.配电网合环运行电流分析及控制策略研究[D].西南石油大学，2016.