李旭前,石連生,呂澤陽,趙鵬程,趙洪剛,許強

(1.云南電網公司玉溪供電局,云南 玉溪 653100；2.天津天大求實電力新技術股份有限公司,天津 300384)

10 kV配電網合環(huán)倒負荷研究

李旭前1,石連生2,呂澤陽2,趙鵬程2,趙洪剛2,許強2

(1.云南電網公司玉溪供電局,云南 玉溪 653100；2.天津天大求實電力新技術股份有限公司,天津 300384)

針對城區(qū)10 kV配電網特點,采用合環(huán)計算軟件,提出了按照供電分區(qū)分別建模,并對影響合環(huán)操作的單一因素進行量化分析,在此基礎上,得出綜合因素影響下的允許合環(huán)條件。

合環(huán)操作；合環(huán)電流；供電可靠性；供電分區(qū)

1 前言

在城市配電網運行中,為了提高供電可靠性,保證供電連續(xù)性,手拉手式雙向供電的供電模式日益普遍,負荷通過倒閘操作進行轉移供電的情況也更為頻繁。不停電轉移負荷使合環(huán)操作成為配電網運行管理中提高供電可靠性的常用操作手段[1-3],該手段可以減少用戶的停電次數與停電時間。然而考慮合環(huán)沖擊電流等因素的影響,某10 kV配電網一般采用 “閉環(huán)設計、開環(huán)運行”的供電方式。在該供電方式下每一個負荷都是由單一的母線供電,不同母線所帶的負荷區(qū)域用聯絡開關隔離,形成供電負荷島,正常情況下聯絡開關開斷運行。由于該供電方式在進行配網檢修、維護或者工程原因,會因為倒負荷而出現短時的停電。

在10 kV配電網合環(huán)操作時,由于在合環(huán)開關的兩側母線在合環(huán)前存在一定的電壓相量差,可能導致合環(huán)操作中產生過大的合環(huán)電流,引起速斷保護或過流保護誤動,擴大停電面積[4]。目前,關于合環(huán)操作系統(tǒng)的研究相對較少,操作人員只能憑經驗決定是否可以進行合環(huán)操作,這樣會導致合環(huán)的操作調度有一定的盲目性,降低了系統(tǒng)供電可靠性。以下結合10 kV配電網實際合環(huán)操作的需要,采用10 kV合環(huán)計算軟件按照供電分區(qū)進行理論建模和影響因素的量化試驗分析,并通過實例進行合環(huán)校驗。

2 配電網合環(huán)轉電與網絡等值

為了分析影響10 kV配電網合環(huán)操作的因素,根據10 kV配電網設備聯絡及上級電源情況,將10 kV配電網合環(huán)轉電方式歸納為以下4種情況。

圖1 兩個110 kV變電站的10 kV架空線路合環(huán)示意圖

1)兩個110 kV變電站的10 kV架空線路合環(huán),如圖1所示。

2)兩個110 kV變電站的10 kV電纜線路合環(huán),如圖2所示。

圖2 兩個110 kV變電站的10 kV電纜線路合環(huán)示意圖

3)兩個110 kV變電站的10 kV架空與電纜混合線路合環(huán),如圖3所示。

圖3 兩個110 kV變電站的10 kV架空與電纜混合線路合環(huán)示意圖

4)一個220 kV變電站與一個110 kV變電站的10 kV電纜線路合環(huán),如圖4所示。

圖4 一個220 kV變電站與一個110 kV變電站的10 kV電纜線路合環(huán)示意圖

圖1～4中,主變A和B既可是同一個變電站的不同主變,也可以是不同變電站的不同主變,從拓撲結構上看10 kV母線至合環(huán)開關的網絡結構是基本相同的,不同的是10 kV母線電壓和系統(tǒng)等值阻抗不同,因此,建立上述四圖相應的等值網絡如圖5所示。

圖5 10 kV饋線合環(huán)網絡等值圖

圖5中,Ea和Eb分別為主變A和B低壓側母線電壓；ZSa和ZSb分別為主變A和B系統(tǒng)等效阻抗；ZLa和ZLb分別為主變A和B的10 kV饋線阻抗；Za和Zb分別為主變A和B的10 kV饋線對應負荷阻抗。

3 建模與仿真研究

3.1 邊界條件

本次研究按照中國南方電網有限責任公司“十二五”110 kV及以下配電網規(guī)劃編制技術規(guī)定中B、C、D三類供電區(qū)的標準進行建模,模型示意圖如圖6、7、8。

圖6 B類供電區(qū)建模示意圖

圖7 C類供電區(qū)建模示意圖

圖8 D類供電區(qū)建模示意圖

模型所需基礎參數和邊界條件如下：

1)本次合環(huán)過程是一個從 “合環(huán) (聯絡開關)-解環(huán) (出線開關)-再合環(huán) (出線開關)-再解環(huán) (聯絡開關)”的完整過程,“再合環(huán)”點考慮極限情況,即兩條線路出線開關作為第二次合環(huán)點。

2)110kV變電站上級環(huán)網考慮為一個點。

3)B類供電區(qū)110 kV變壓器采用50 MVA有載調壓兩卷變、C類為40 MVA有載調壓兩卷變、D類為40 MVA有載調壓三卷變,220 kV變壓器采用180 MVA有載調壓三卷變。

4)10 kV架空線路采用LGJ-185、電纜采用YJV22-3×300,線路采用三分段,線路負荷沿線路均勻分布,正常運行負載率為50%。

5)考慮10 kV線路及系統(tǒng)運行安全性,聯絡開關、出線開關的CT變比采用600/5、過流保護電流設定為 900 A,速斷保護電流設定為 2400 A。

6)允許合環(huán)條件：10 kV線路電壓在9.3～10.7 kV之間,線路穩(wěn)態(tài)負載不超過100%,合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流小于過流保護定值,合環(huán)沖擊電流小于速斷保護定值。

3.2 計算步驟

對配電網進行合環(huán)計算的主要步驟為：

1)采用合環(huán)計算系統(tǒng)分供電區(qū)、分轉電方式分別建立合環(huán)運行的數學模型,包括電源點、網絡、負荷等；

2)選定第一次合環(huán)點 (聯絡開關)進行合環(huán)校驗,如果通過校驗,則進行第3步,否則,不允許合環(huán)；

3)選定第二次合環(huán)點 (出線開關)進行合環(huán)校驗,如果通過校驗,允許合環(huán),否則,不允許合環(huán)。

3.3 單一因素分析

針對影響10 kV合環(huán)的因素,本次研究分別從電壓的大小和相位、10 kV母線負荷及10 kV線路負荷四個方面分別對B、C、D類供電區(qū)的四種轉供電方式進行合環(huán)分析。

結合10 kV合環(huán)計算系統(tǒng)分析結果,得出四種轉電方式在單一因素影響下的合環(huán)條件如表1所示。

表1 四種方式在單一因素影響下的10 kV配電網合環(huán)條件

3.4 綜合分析

結合上表數據,考慮綜合因素對合環(huán)操作產生的影響,對以上三種轉電方式進行綜合因素影響校驗,校驗邊界條件取各因素影響近似最小值,即電壓差約為7.2%,相位差約為4.22°,10 kV線路總負荷為8.26 MW。在此種情況下進行上述四種轉供電方式校驗。校驗結果如下。

當首次合環(huán)時,聯絡開關的合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流介于100～600 A之間,合環(huán)沖擊電流介于190～900 A之間；當出線開關進行二次合環(huán)時,合環(huán)穩(wěn)態(tài)電流介于100～600 A之間,合環(huán)沖擊電流介于180～910 A之間。在整個合環(huán)過程中,10 kV線路負荷及電壓偏差均在允許范圍內。

3.5 合環(huán)條件

結合以上理論研究結果可知,為減少合環(huán)電流,原則上要求合環(huán)點兩側電壓差不大于7.2%,相角差不大于4.22°,10 kV母線和線路負荷盡量相等,10 kV線路負荷較小時,方可進行合環(huán)操作。考慮可能存在相角差較大的問題,位于不同220 kV分區(qū)的10 kV環(huán)網線路不宜進行合環(huán)轉電,或經合環(huán)校驗通過后方可進行合環(huán)操作。

合環(huán)后校驗：各處電壓均符合限值要求,線路電流均未超出額定電流,各主變均滿足負載要求,各過流保護均在限定值內,允許合環(huán)。

5 結束語

針對城區(qū)10 kV配電網特點,根據不同的合環(huán)轉供電方式,提出了按照供電分區(qū)進行建模,采用合環(huán)計算軟件,進行了單一因素影響的量化分析,在此基礎上,得出綜合因素影響下的允許合環(huán)條件。通過實例仿真結果表明,綜合因素影響下的允許合環(huán)條件能夠為調度部門合理安排10 kV合環(huán)轉供電運行方式提供理論指導,具有一定的參考價值。

[1]連鴻波,顧振中,余浩斌,等.10 kV配電網合環(huán)倒負荷研究[J].華東電力,2012,40(6)：1045-1049.

[2]洪天炘.10 kV環(huán)網合環(huán)操作方式的研究 [J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報,2004,9(1)：25-29.

[3]李江華.淺析10 kV配網合環(huán)產生環(huán)流的原因及預防措施[J].電網技術,2006,30：199-201.

[4]于建輝,周浩,陸華.杭州10 kV配電網合環(huán)問題的研究[J].機電工程,2007,24(10)：54-57.

Research on Yuxi 10 kV Distribution Network Closing Loop Operation

LI Xuqian1,SHI Liansheng2,LV Zeyang2,ZHAO Pengcheng2,ZHAO Honggang2,XU Qiang2
(1.Yuxi electric power supply bureau,Yuxi,Yunnan 653100；2.Tianjin Tianda Qiushi Electric Power High Technology Co.,Ltd,Tianjin 300384)

According to the 10 kV power supply zone,it models and analysis the factors of closed loop operation.On this basis,the comprehensive loop condition is reached.The obtained results demonstrate the comprehensive loop condition can provide important reference for dispatchers to arrange reasonable operation mode.

closing loop operation；loop current；power supply reliability；power supply zone

TM72

B

1006-7345(2014)02-0041-04

2014-01-17

李旭前 (1982),男,碩士,工程師,云南電網公司玉溪供電局,從事電網規(guī)劃、配網設計工作 (e-mail)12661326@qq.com。

石連生 (1982),男,碩士,工程師,天津天大求實電力新技術股份有限公司,從事電網規(guī)劃咨詢工作 (e-mail)shiliansheng2001@163.com。

呂澤陽 (1987),男,本科,天津天大求實電力新技術股份有限公司,從事電網規(guī)劃咨詢工作 (e-mail)lvzeyang2011@163.com。