手拉手10kV配网合环操作的效验计算

罗会庆 张努努 李扬帆

（四川省德阳供电公司，四川 德阳 618000）

手拉手10kV配网合环操作的效验计算

罗会庆 张努努 李扬帆

（四川省德阳供电公司，四川 德阳 618000）

在城市配网手拉手的基础上，提出一种简单实用的计算方法，用于判断线路间是否能够合环，具有可操作性。同时，以绵阳供电公司的10kV普环三线和10kV双桥线进行实例分析计算，来验证该方法的可行性。

城市配网；手拉手结构；合环操作；供电可靠性

1 研究背景

当今社会，伴随着科技的高速发展、人类文化生活水平的持续提升，电力企业作为经济建设的支持、服务者，起着至关重要且不可替代的核心作用。并且，由于部分行业、产品对电力质量的可靠性要求逐渐提高，对于各类停电甚至是短时停电，无论是否为供电企业自身原因，都相当敏感。造成停电的原因渠道很多，在10kV及以下配电网中，计划检修、新增用户接入电网、临时缺陷处理、故障处理等，皆有可能因造成电网新增用户的接入配网缺陷处理、事故处理以及上级电网检修需要等而造成配网停电。而电网如果停电，将不可避免地对部分企业正常生产造成影响，对群众正常生活带来诸多不便，也会造成电力企业自身售电量减少。大量的停电造成社会各方面影响的同时，对电力企业坚强电网的社会形象也造成了负面影响。

为全面贯彻国家电网公司“一强三优”现代公司理念，为客户提供“优质、方便、规范、真诚”电力服务，减少停电时间、频率以及停电影响的面积户数，提高供电可靠性，增加售电最大利润化。对于建设坚强电网，一是要着力于不断优化电网结构，而是要不断提升电网运行操作应用技术［1］。

目前，部分城市配网基本实现了手拉手结构，能够在不同的线路分支之间灵活切换，实现互供互送，同时给合环操作提供了有利的网络基础。而线路间在什么情况下可以进行合环操作，怎样计算判断。基于此，本文提出了一种计算判断方法作为合环操作的依据，该方法简单实用，不需要进行复杂的潮流计算。

2 合环操作的相关规定

城市配网手拉手结构为线路间的互供互送，线路间的合环操作提供有利的网络条件，使城市配网的供电可靠性得到了提高，合环操作的实现进一步提高了供电可靠性，能够真正实现不停电。下面给出合环操作的相关规定。依据相关标准，总结了并列和合环运行的技术条件，并列（合环）需要考虑和计算的问题。

根据《四川电网调度管理规定》并列运行的技术条件如下：①并列电源的相序、相位必须相等；②频率相差在0.3HZ内，如果发电机直接并列供电，频率相差在0.1HZ内；③电网与电网合，合环点电压偏差在5%以内，如果发电机直接并列于电网供电，合环点电压偏差要求在1%内，如果并列点是通过长联络线与电网并列，并列点两侧电压偏差要求在10%内。

合环运行的技术条件如下：合环操作必须保证相位相同，合环前的两电源应确保系统属于同期运行，且合环后必须保证各环节潮流值的变化幅度不超过设备容量、系统稳定及继电保护等几个方面的限额。合环瞬间的电压偏差，一般允许在30%以内，负荷相角差不超过30˚，操作前有条件的情况应尽量启用合环开关的同期装置，检查负荷相角差及电压差。

本文考虑的是线路间的合环操作，因此计算时只需考虑合环运行的技术条件。

3 合环操作的实用计算

3.1 合环点电压的计算

合环时的电压差一般允许在30%以内。考虑控制主变档位和110kV母线电压，采用如下计算公式：

式（1）中，Δσ%为两条合环线路的电压差；UK1为两条合环线路主变1档位在对应的计算电压；UK2为两条合环线路主变2档位在对应的计算电压。

3.2 合环点相角差的计算

负荷相角差一般不超过30°，有条件时应采用同期装置进行操作。一般考虑主变联结组别相同的情况下，忽略制造工艺造成的误差，考虑到负荷功率因数的差异，计算公式：

式（2）中，Δδ为合环点的相角差；φ1为两条合环线路合环前补偿后的最大功率因数；φ2为两条合环线路合环前补偿后的最小功率因数。

3.3 合环后稳态潮流的计算与分析

3.3.1 解环操作前对解环点的有（无）功、潮流进行检查。合、解环会导致负荷有无功及潮流的重新分配，而最恶劣的情况就是解环点在线路的始末端，导致负荷全部转移，因此需要通过计算确保解环后系统各部分电压在规定范围内。因此，这里只分析解环点造成潮流变化最大的情况，此时最大可能电压降（我国规定10kV及以下电压供电的负荷正常情况下电压偏差在±7%内）：

式（3）中，P为两条合环线路的总有功功率；Q为两条合环线路的总无功功率；R为两条合环线路的总电阻；X为两条合环线路的总电抗；UN为线路额定电压。

3.3.2 最大合环冲击电流值与开关速断保护。合环瞬间，系统将因合环点的电压偏差值而产生瞬间合环冲击电流。按照《电力系统暂态分析》文本中的科学定义，该合环冲击电流只存在于暂态过程，时间不大于2～5个周波，即非周期分量大部分在不到0.1s的时间内将衰减至零。合环冲击电流由周期分量（稳态电流）和非周期分量（直流分量）构成，其最大瞬时值将在合环发生经过半个周期后（约0.01s）出现，计算最大冲击电流值公式为：

式（4）中：IM为最大冲击电流；Km为冲击系数，实际取值范围为1.8～1.9；Im为合环稳态电流；Zm为合环线路环路阻抗有名值，如图1所示。

图1 线路环路阻抗示意图

由此，只要速断保护能够躲过最大合环冲击电流的影响，过流保护能够躲过合环后的稳态电流的影响，即可满足条件。具体来看，合环时合环点必然存在电压差，该电压偏差在合环后，随着暂态过程的结束而逐步衰减。合环电流由初始电压较高的一端流向电压较低的一端，直到平衡点。因此，合环稳态电流与合环点前后电压幅值差近似呈正比，合环稳态电流与环网总阻抗近似呈反比。

3.3.3 合环时保护的灵敏度校验。合环时保护灵敏度的校验可由公式：计算得到，只要K＞1.3，就满足灵敏度要求；式中I(2)dmin为最小方式下的短路电流，I为开关过流保护一次折算电流。

3.3.4 对设备容量限额的影响。合、解环会导致负荷有无功及潮流的重新分配，而最恶劣的情况就是解环点在线路的始末端，导致负荷全部转移，在这种情况下，判断负荷容量是否超过了变电站主变和开关以及相应线路的开关设备等的容量限额。

4 结论

本文依照合环运行的相关数据要求，提出理论计算和判断可否合环的方法，以此来判断环网线路间是否进行合、解环操作，该计算方法相对潮流计算较为简单、实用。同时，通过不同的计算条件公式来论证方法的有效性，提供理论判断依据供地方城市配网进行合环操作计算评价参考。

［1］叶清华，唐国庆，王磊，等.配电网合环操作环流分析系统的开发和应用［J］.电力系统自动化，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

罗会庆（1979-），男，大专，助理工程师，研究方向:配网运行及维护。