摘要：配电网合环运行可以大幅提高供电可靠性，减少电力企业供电损失，满足电力客户的不间断供电。做好配电网合环电力调运，对于电网员工来说，不仅要掌握良好的电力企业安全和管理知识，还应具备扎实的配电网合环调运和电力企业运行专业技术知识。本文介绍了配电网的概念、主要任务、分类、管理现状及合环调运的重要意义；配电网合环时应具备的条件与解环时所满足的要求；配电网合环产生的原因与影响合环的差别因素；配电网合环调运面临的困难和解决对策；不同类型配电网合环电力调运的实践。希望能给业内相关人员提供借鉴。
关键词：配电网；合环运行；电力调运实践
一、引言
配电网合环是指某两座变电站的低压母线各带一段配电线路。正常时，联络开关断开，两座变电站的母线分别带各自的配电线路；当其中某一座变电站所带配电线路的出线开关需要检修或遇事故等有其他突发事件时，待故障消除后应先合上线路之间的联络开关，再断开该变电站的出线开关，通过另一座变电站的低压母线带上两段线路负荷的总过程。这样带电的操作减少了电力企业的电量损失，满足并实现了电力客户的不间断供电。
二、配电网的概念、主要任务、分类、管理现状及合环调运重要意义
（一）配电网的概念。配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类不同电力客户的电力网，在电力网中起重要分配电能作用的网络就称为配电网。配电网是由电力杆塔、架空线路、电力电缆、电力配电变压器、隔离开关、无功补偿电容以及铁件、金具、拉线、变压器台架、综合配电箱、避雷器横担组件、熔断器横担组件等一些附属设施组成。
（二）配电网的主要任务。配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施。近年来，我国加大建设投入，配电网发展取得显著成效，但用电水平相对国际先进水平仍有差距，城乡电水平发展不平衡，供电质量有待改善。国家能源局有关负责人表示，建设城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好的配电网设施和服务体系一举多得，既能够保障民生、拉动投资和内需，又能够带动制造业水平提升。为适应能源互联、推动“互联网+”发展提供有力支撑，对于稳增长、促改革、调结构、惠民生具有重要意义。
（三）配电网的分类。配电网按电压等级分为：高压配电网（35～110千伏），中压配电网（6～10千伏，南方有20千伏），低压配电网（220/380V）；在负载率较大的特大型城市，220千伏电网也有配电功能。按供电区域的功能分为：城市配电网、农村配电网和工厂配电网等。在城市电网系统中，主电网是指110千伏及其以上电压等级的电网，主要起到连接区域高压（220千伏及以上）电网的作用；配电网是指35千伏及其以下电压等级的电网，作用是给城市和乡村各个配电站（变压器）和各类用电客户供给电源。配电网一般采用闭环设计、开环运行。
（四）配电网的管理现状。目前，10千伏配电网的运维检修工作由县（市）级供电公司下属的运维检修部（公司）负责。地州级公司按照类别分为变电运维专业、检修试验专业、输电运检专业和配电运检专业（供电业务部）。变电运维专业主要负责35～220千伏变电站设备的运维工作；检修试验专业主要负责35～220千伏变电站设备检修、试验校验等工作；负责备品备件的储存保养以及断路器、隔离开关等供变电设施的轮换式检修等。输电运检专业：主要负责35～220千伏输电线路运行巡视、技术改造、缺陷处理、运维检修等工作。配电运检专业（供电业务部）：主要负责10千伏及以下配电网运维、检修、技术改造和应急抢修一体化管理。按合理作业半径分片设置配电运维、配电检修、电缆运检等班组，集中开展配电网生产值班，全天候响应和组织各类设施抢修业务。
（五）配电网合环调运的意义。配电网合环是指某两座变电站的低压母线各带一段配电线路，而配电线路之间通过联络开关联络合环。正常时，调运联络开关断开，两座变电站的低压母线分别带各自的配电线路；当某一座变电站所带的线路出线开关需要检修或遇有其他突发事故时，待故障消除后应先调运合上联络开关，再调运断开该变电站出线开关，通过另一座变电站的低压母线带上两段线路负荷的总过程。这样调运操作配电网合环运行，可以大幅度提高供电可靠性，降低电力企业的供电损失，减少停电时间实现并满足电力客户的不间断供电。
三、配电网合环时应具备的条件与解环时所满足的要求
（一）配电网合环时应具备的条件。配电网中两条线路长期合环运行并没有太多优势。在配电网实际运行等情况下，为了平稳“倒路”，即从一条线路供电转到另一条线路供电，在线路供电从一条转到另一条线路供电时，合环必须具备相应的条件。一要具备保障合环点两侧相位一致的条件。合环线路相序相位应一致，必须保证合环点两侧相位相同，电压差、相位角应符合规定，确保合环内潮流变化不超过电网稳定、设备容量等方面的局限，对于配电网中较为复杂合环操作，应先进行配电网合环数据的计算或校验，操作前后电力调运部门应与变电运行和供电业务等部门联系。配电网如是首次合环或对配电网设备检修后合环可能引起相位变化的现象，在合环前必须测定配电网合环条件数据，保障并证明合环点两侧相位一致。如属于电磁环网，则配电网内环网的变压器接线组别之差应为零，在特殊情况下，经计算校验确定继电保护不会误动及配电网有关环路设备无地载，配电变压器的接线差允许在30度范围可以进行合环操作；二要具备配电网合环运行的技术条件。配电网合环要注重并观察合环内各配电设备不过负荷，配电网各节点电压不超过规定值，继电保护设施与安全自动装置满足环网运行方式，环网运行的稳定性符合配电网稳定性条件规定；三要具备合环运行的额定数值，各母线的电压不应超过规定的额定电压值。
（二）满足配电网解环运行的要求。配电网解环前要观察好解环后设备不过负荷，各节点电压规定值正常，线路解环后继电保护装置应适应解环后运行方式，对稳定储备线路系数较低的线路应按系统稳定的要求进行操作；解环前检查解环点的有功潮流和无功潮流。一条线路供电转移到另一条线路供电解环前，应先检查解环点的有功潮流和无功潮流，任一设备不能超过稳定值极限及继电保护等方面规定的稳定值。
四、配电网合环产生的原因与影响配电网合环的差别因素
（一）配电网合环产生的原因。通过多年电力调运工作的实践，对10千伏配电网合环电流产生原因进行了分析和总结，在从一条线路转到另一条线路进行合环供电操作时，合环线路两侧电源一般处于分列运行状态，但合环线路的上级电源是处于并列的。以10千伏合环电流产生原因为例，合环开关两侧变电站10千伏母线的电压差（数值差、相位差）产生合环电流；鉴于线路合环开关两侧变电站10千伏母线对系统的短路阻抗也产生不同的合环电流；在实施配电网馈线与线之间进行合环操作时，必然要经历一个暂态过程。这是由于配电网设施中的断路器闭合前合环两侧存在电压差ΔU≠0，而当断路器闭合时，两端的电压差突然发生变化，配电网合环断路器两侧电压突然变为大小相等，相角差为0，也即ΔU≠0，这将必然引起配电网合环内各节点电压大小和角度的相应变化，连接于环上节点的电势和角度也将产生变化，从而对配电网的环线路产生冲击电流和电磁环网的合环电流。
（二）影响配电网合环的结构性差别因素。配电网所涉及的线路结构有所差别，配电网线路合环点位置的选择也应有所不同，将配电网及所涉及的线路合环系统作适当简化，以方便通过对配电网结构与线路合环点位置选取的影响因素进行分析，结合配电网实际及所涉及的线路合环运行情况，列出具有配电网及所涉及的线路合环普遍适应性且便于分析的一种计算模型。如图所示
典型的合环示意图
从图中的配电网及线路合环典型适应性分析可看出，影响配电网线路合环后联络开关上的功率和电流的因素有以下几种特点：一是配电网线路合环运行后主变压器高压侧电压差为ΔU；二是配电网线路合环运行后主变压器低压侧母线电压为UL；三是配电网线路合环运行后主变压器所带负荷为S1、S2、L1、L2；四是配电网线路合环运行后主变压器阻抗为ZT1、ZT2；五是配电网线路合环运行前主变压器低压侧母线电压为UL1、UL2。
（三）影响配电网合环的潮流因素。配电网合环时的潮流有时与计算的结果出入较大，这与10千伏配电网线路的特殊性有关，输电35千伏、110千伏和220千伏及以上等所有高等级电压系统运行方式的变化都会对10千伏系统的合环潮流产生影响，10千伏系统本身运行方式的变化也会对合环潮流产生影响。一是合环电磁环网中的线路和变压器阻抗的影响，输电35千伏、110千伏和220千伏及以上等高等级各电压等级的电压、有功、无功等对合环潮流有影响；二是两条线路合环如涉及到两座变电站或同一座变电站的两条10千伏母线时，无功补偿水平的高低会造成合环点电压、电流有相角差，无功补偿水平相差越大，环点电压、电流相角差也会越大，就会造成线路合环潮流的加大；三是变电站主变压器分接开关的调节也会使合环点的电压差起变化，调节不当会造成合环点的电压差过大，进而引起合环潮流的加大。
五、配电网合环调运运行面临的困难和解决对策
配电网在建设时由于未考虑进行合环调度运行的实际，大部分配电网供电线路是在进行联络线路之间就近安装联络开关，供电线路柱上设备易老化，从而使配电网合环调运操作安全性降低。
（一）配电网合环调运面临的困难。一是配电网线路的线径小问题。线路联络的线径多种多样，导线的线径大小不一；二是变电站开关CT变比和出线电缆问题。变电站在建设时由于电能负荷量小，开关CT变比小和出线电缆多；三是线路间相序和相位问题，线路在合环时有可能出现线路变动后重新核定相序和相位的情况，给合环留下了安全隐患；四是线路负荷不均问题。实施合环调运前配电线路负荷有的过高，其它线路也无法负带大量负荷，配电网合环调运难以实施。
（二）解决配电网合环调运困难的对策。一是解决线径、变电站开关CT变比对策。制定优化配电网改造应达到调运的标准，满足电源送出和稳定可靠的供电调运能力；二是解决相序相位处理对策。对相序相位逐一进行核对，使每个柱上开关等设备在相序相位正确情况投入运行；三是解决线路负荷不均问题对策。对配电网合环点的负荷进行调整减少合环点的电压差，适当调整配电网合环开关两侧的功率分布减小冲击电流；四是建立完善的配电网合环调运制度。在操作配电网合环调运过程中关注线路负荷变化，防止发生配电网线路分段开关误跳。
六、不同类型配电网合环电力调运运行的实践
（一）配电网同一电源的合环运行。在同一110千伏变电站同一10千伏母线的出线线路之间的合环，这种类型的合环由于是同一电源，在合环过程中，由于无合环的潮流因素，可在任何时间段合环调运运行。如在线路运行过程负荷较重时，只要进行电网避峰即可。
（二）配电网同一电源不同10千伏母线的合环运行。一是同一110千伏变电站不同10千伏母线及母线上出线之间的合环运行：10千伏I、II段母线合环（合母联110开关，停某座变电站开关的停复役操作），鉴于在母线之间合环少了线路阻抗对环流的限制作用，这种情况下环流可能较大，这种情况一方面对两条母线供电主变压器的110千伏电源是同一电源时，要注意并保障主变压器的分接开关调整适当，使两条10千伏母线之间的电压差尽量小即切合实施10千伏配电网线路合环实行调运运行；另一方面是对两母线供电的主变压器的110千伏电源不是一个电源时，要将本变电站的110千伏系统合环后再将10千伏母线进行合环操作，如变电站的110千伏系统无合环条件的手段而两电源均出自上一级220千伏电压等级的变电站时，可将此变电站的110千伏合环后再进行10千伏母线的合环运行操作；二是不同10千伏母线上出线线路之间的合环运行，10千伏母线之间合环由于有配电网线路阻抗对环流的限制作用，环流不会太大，配电网避峰的情况下可进行直接操作；如线路较短可参照10千伏母线合环的做法进行，将110千伏合环为一个系统后再进行合环调运运行。
（三）配电网不同电源10千伏出线之间的合环运行。一是两座变电站的110千伏电源来自同一座220千伏变电站时，一般情况下可以在电网避峰的情况直接进行合环操作。特殊情况下可将220千伏变电站的110千伏合环为一个系统后再进行合环操作；并通过PSASP软件计算结果显示环流较大，安全余量不大时，应考虑满足电力客户的不间断供电时限，利用电网避峰的时段将合环操作的时间安排在深夜电能负荷低谷时进行；二是两座变电站的110千伏电源不是来自同一座220千伏变电站时，这种情况下可以利用在避峰的时段直接进行合环操作，并通过PSASP软件计算结果显示环流较大，安全余量不大时，应考虑满足电力客户的不间断供电时限，利用电网避峰的时段将合环操作的时间安排在深夜电网电能负荷低谷时进行；三是220千伏变电站的10千伏出线与110千伏变电站10千伏出线之间的合环，通过PSASP软件计算结果显示环流较大，安全余量不大时，应考虑满足电力客户的不间断供电时限，利用电网避峰的时段将合环操作的时间安排在深夜电网电能负荷低谷时进行，操作前应充分做好合环操作的准备，注意将两座变电站的10千伏母线电压尽可能调整至一致，尽可能缩短合环时间。
七、结束语
随着经济的快速发展，对提高城乡供电可靠性和电能质量也提出了更高的要求，在合环运行的工作实践中，应结合属地线路运行实际，确定符合实际的合环运行条件，大幅有效提高供电可靠性，减少电力企业供电损失，极大地满足电力客户的可靠供电。
参考文献：
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[2]陈珩.电力系统稳态分析[M].中国电力出版社
[3]夏翔，熊军，胡列翔．地区电网的合环潮流分析与控制[J]．电网技术
作者简介：
安智军（1991年），男，陕西汉中人，大学本科，助理工程师，多年从事配电网调运运行工作，现主要从事配网调运工作。
论文作者:安智军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：配电网论文; 线路论文; 变电站论文; 母线论文; 电压论文; 电网论文; 操作论文; 《电力设备》2018年第25期论文;