中山电网10kV线路合环转供电操作原则研究

中山电网10kV线路合环转供电操作原则研

究

中山供电局欧昌岑

摘要：10kV线路合环转供电可提高供电的延续性，但由于线路的负荷、合环开关两侧存在电压差、相角差

及等原因,合环时产生的环流容易导致操作失败。本文在仿真软件计算的基础上，结合实际的操作经验，总结出中山电网10kV线路合环转供电的操作原则，对降低合环操作的电网风险和提高供电可靠性具有重要意义。

关键词:配网;合环操作;合环电流;冲击电流

The research of operating principles to switch the power supply in a closed loop of 10-kV lines of Zhongshan grid

Abstract：Switching the power supply in a closed loop of 10-kV lines can improve the electrical continuity. However, the operation may fail due to the ring current arising in the closed loop, as a result of the difference of voltages and phases between the two sides of the closed-loop switches and loads. Based on the calculation of simulating software and operating experience in reality, this paper summarizes the operating principles of switching the power supply in a closed loop of 10-kV lines in Zhongshan Power Grid, which plays an important role in reducing the closed-loop operating risk and improving the power reliability.

Keywords: distribution network, closed-loop operation, closed-loop current, surge current

0 引言

随着国民经济的发展，配电网一般采用闭环设计，开环运行的供电方式，不同片区间的10kV线路合环操作普遍采用“先断后通”方式，操作过程中需短时停电，降低了供电连续性。若采用合环转电方式，合环时的电网潮流分布受系统运行影响较大，目前调度人员进行合环转电操作时，只能依靠以往经验，没有系统的操作原则，调度人员难把握，存在操作风险。一般进行合环操作时，受电网运行方式和电网参数影响，将可能出现因合环潮流过大而引起设备过载，继电保护误动，电磁环网引起事故扩大等风险，影响电网安全。

1 国内外现状

国外对配网合环转供电研究较早，理论也较成熟，在配网规划、建设也按配网合环转供电要求来规划、建设。因此在实际运行中，配网合环转供电操作较顺利，整个配网供电可靠性很高。早在 1998 年，英国的中压配电网供电可靠性已达 99.988%，美国达99.984%，法国达 99.991%，日本东京电力公司达 99.999%。

我国原有电力设施建设落后，但近几十年各级电网建设都取得了长足的进步。配网合环转供电研究也在近十年如火如荼地开展，部分地区供电局已逐步实施了 10kV 合环转供

电，但仍没有明确的配网合环操作原则。随着配网规划、建设的发展，及进一步提高供电可靠性的要求，制定并明确10kV线路合环转供电操作原则日益迫切。

2 合环操作存在主要技术问题

合环操作过程会造成网络结构的改变，在回路中形成电气环网和复杂的电磁环网，导致无法控制的网络环流；同时操作过程可能由于状态的差异而造成安全上的严重后果。总体上来说，下几个方面：

（1）造成非同期合闸。高压电网的110kV与环网有关的开关一般都设有同期合闸装置，而配电网内所有10 kV开关，包括主变压器、配电站和用户环网的10kV开关，都不设同期合闸装置。当110kV线路处于双电源供电且开环运行时，10kV开关的操作需要考虑到非同期合闸问题。如果是单电源供电，则不存在非同期合闸的问题。

（2）相序、相位差导致操作失败。相序、相位一致是同一个电源的两路出线或环网之间的合环的必要条件。不经相序相位检验进行合环操作，会给系统带来严重的冲击。所以，所有10 kV开关的开环点，都必须经过“相序、相位”的检查，即保证开环点两侧电源的各相正确对应，并且参与合环变压器的连接组别保持一致。这种检查只需在新施工完成的回路或变动过接线的回路进行，对相序、相位正确的开环点进行合环操作，不需要再进行相序、相位检查。

（3）设备过负荷。配电线路合环改变了原有的网络拓扑结构，形成电气环网和复杂的电磁环网，导致循环潮流出现。电气环网合环后潮流分布主要取决于供电网络分流系数，即供电路径的阻抗比；对于电磁环网，影响合环循环功率的三个主要因素是：合环点电压相量差和环路总阻抗。潮流重新分布后的循环功率很难控制，可能大大超过环路电气设备的安全电流，从而危及设备安全。

（4）冲击电流导致保护跳闸。当合环前后回路电流变化较大时，合环回路会出现电磁暂态过程，形成较大的合环冲击电流，即使合环后稳态电流能躲过过流保护的整定值，但瞬时合环冲击电流仍有可能引起电流速断保护的动作，导致合环失败，甚至直接威胁合闸操作过程的安全性。

（5）继电保护非正确动作。配电网合环以后，由于网络结构和运行状态的改变，短路电流分布会有较大的变化，特别是短路阻抗的减少可能导致某些短路电流的急剧增大，而另外一些回路可能变化不大。为保证短路保护在合环后的正确动作，校验在配电网合环后发生短路后保护的动作情况，并提出保护定值的调整意见。

（6）短路电流冲击电气设备。在配电网合环以后，由于短路阻抗的变化，最直接的结果是导致在分支线发生短路时，短路电流的水平远超过正常设计水平。在这种情况下发生短路，可能引起设备损坏或开关的爆炸，危及操作者的安全。

3 合环操作的相关规定

根据《广东电网电力系统调度规程》的有关规定:合环操作必须相位相同,应保证合环后各环节潮流的变化不超过继电保护、系统稳定和设备容量等方面的限额。合环前应将合环点两端电压幅值差调整至最小, 220 kV系统一般允许在20% ,最大不超过30%,负荷相角差一般不超过30度, 500 kV系统一般不超过10% ,最大不超过20% ,负荷相角差不超过20度。

核相工作是中山局10kV线路形成环网的必备条件，目前中山局在运的10kV环网相位正确率为100%。上述规程没有明确10kV系统合环允许的电压差及相角差，而且对于配网10kV 系统，合环点(包括变电站内的10kV馈线开关、线路上负荷开关) 单侧或两侧没有安装TV、TA，规程上允许同期合环的电压差、相角差无法实时直观获得。而且10kV合环的开关没有安装同期合闸保护检测，在不考虑合环后电流增大可能引起过流保护动作的情况下，电压差、