楊立剛

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司固原供電公司，寧夏 固原 756000）

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步與廣大居民生活水平的持續(xù)提升，社會(huì)各界對(duì)于供電過程的穩(wěn)定性提出了更嚴(yán)格的要求，過去采用停電轉(zhuǎn)供電方式進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移或線路檢修，停電頻次多，斷電持續(xù)時(shí)間長，一方面會(huì)給市民生活帶來諸多不便，影響企業(yè)工廠正常生產(chǎn)，損害了供電企業(yè)的社會(huì)形象；另一方面，供電企業(yè)自身也因停電減少了售電量，造成了一定經(jīng)濟(jì)損失。假如可以實(shí)施10 kV線路先合環(huán)后進(jìn)行解環(huán)操作的方案，對(duì)于有效縮小停電的區(qū)域，提升供電過程的穩(wěn)定性具有非常顯著的效果。為最大限度地縮短用電客戶的停電時(shí)長，應(yīng)對(duì)廣大用電客戶的供電要求，合環(huán)轉(zhuǎn)供電方式必將成為電力系統(tǒng)操作中必不可少的環(huán)節(jié)。

1 合環(huán)轉(zhuǎn)電

配電網(wǎng)合環(huán)是指某2 座變電站的10 kV 母線各帶1條配電線路。正常工作狀態(tài)下，聯(lián)絡(luò)開關(guān)裝置處于分閘位置，2 座變電站的母線分別連接各自供電網(wǎng)絡(luò)；其中某一座變電站所帶配電線路的出線開關(guān)需要檢修或遇事故等有其他突發(fā)事件時(shí)，先合上2 條線路之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，再斷開該變電站的出線開關(guān)，通過另一座變電站的電源帶上2段線路負(fù)荷的總過程。這樣帶電的操作減少了電力企業(yè)的電量損失，滿足并實(shí)現(xiàn)了電力客戶的不間斷供電。

停電負(fù)荷轉(zhuǎn)移是先拉開主供電源，使需要停電的線路（設(shè)備）停電，且與帶電線路有明顯斷開點(diǎn)后，再合上聯(lián)絡(luò)（備用）電源，恢復(fù)需轉(zhuǎn)供線路（設(shè)備）供電。如圖1 所示。操作過程中會(huì)造成10 kV 線路（設(shè)備）停電，箱變低壓側(cè)裝設(shè)了失壓保護(hù)裝置，在10 kV 線路恢復(fù)供電后，還需要手動(dòng)恢復(fù)低壓用戶供電，對(duì)外停電時(shí)間較長。

圖1 停電負(fù)荷轉(zhuǎn)移示意圖

合環(huán)操作負(fù)荷轉(zhuǎn)移是先合上備用電源，使主供電源和備用電源環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，再斷開主供電源，如圖2 所示。在操作過程中需轉(zhuǎn)供的負(fù)荷持續(xù)供電，不造成對(duì)外停電。

圖2 合環(huán)操作負(fù)荷轉(zhuǎn)移示意圖

2 實(shí)施合環(huán)轉(zhuǎn)電的意義

2.1 用電客戶的實(shí)際需要

用電客戶對(duì)于供電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的需要日益提升，對(duì)于可能的停電事故甚至是非常短時(shí)段的停電情況都比較關(guān)注，某些特定的工業(yè)領(lǐng)域的客戶，如果發(fā)生一次比較短時(shí)間的停電事故，將發(fā)生巨大經(jīng)濟(jì)損失，如果出現(xiàn)一次30 min 的停電情況將會(huì)給用電客戶的生產(chǎn)和生活帶來非常多的麻煩。某些對(duì)于供電過程穩(wěn)定性和可靠性要求比較高的重點(diǎn)用戶都需要配備有專線，通常需要具備雙電源系統(tǒng)可供轉(zhuǎn)供使用，例如薄膜廠及印制版工廠之類的生產(chǎn)企業(yè)，在停電前相關(guān)企業(yè)都需要提前若干小時(shí)進(jìn)行有關(guān)預(yù)備工作，將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品及原材料下線，關(guān)閉生產(chǎn)線的電源，這樣能夠最大限度地降低損失?；謴?fù)供電之后還需要經(jīng)過1 d 左右的生產(chǎn)線的開啟及升溫環(huán)節(jié)才可以恢復(fù)正常的生產(chǎn)狀態(tài)，此類用戶對(duì)于停電事故非常犯難。因此必須盡最大的可能借助不停電的倒閘操作方式——合環(huán)操作的模式，將用電客戶的停電頻次和停電時(shí)間壓縮到最小的限度。這既可以提升用電客戶的用電體驗(yàn)，又增加了供電企業(yè)供應(yīng)的電量，在保證供電企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)收益的情況下，實(shí)現(xiàn)了和用電客戶之間的雙贏，有助于樹立供電企業(yè)的社會(huì)形象。

2.2 上級(jí)電源設(shè)備及線路缺陷處治和日常檢修實(shí)際需要

由于上一級(jí)的變電站的站內(nèi)設(shè)備檢修和線路隱患、缺陷整治需要，部分終端變電站的10 kV 側(cè)負(fù)荷往往必須較長時(shí)間停電或停電后再進(jìn)行轉(zhuǎn)移負(fù)荷，將會(huì)導(dǎo)致較大面積的停電或較大面積的短時(shí)間內(nèi)多次的停電，嚴(yán)重影響廣大用戶的工作和生活，同時(shí)也妨礙了上一級(jí)供電網(wǎng)絡(luò)檢修的有序進(jìn)行。借助不停電的合環(huán)倒閘操作，實(shí)現(xiàn)將環(huán)網(wǎng)和聯(lián)絡(luò)線的負(fù)荷不停電的轉(zhuǎn)移，有條件的還可通過聯(lián)絡(luò)線路反送入變電站的10 kV 母線而轉(zhuǎn)供該母線所連接的其他單輻射饋線，從而達(dá)到不停電或最大限度減少停電對(duì)用戶的影響。

2.3 供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的實(shí)際需要

通常情況下，停電需要提前一星期通知用電客戶，因此供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行調(diào)整的靈活性受到顯著地制約，供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備較多，外部運(yùn)行環(huán)境惡劣，裝置中潛在的缺陷也比較多，如果不能第一時(shí)間得到整治，則可能惡化發(fā)展為嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。通過不停電的合環(huán)操作，將開環(huán)的點(diǎn)位轉(zhuǎn)移到出現(xiàn)缺陷處設(shè)備的兩端，實(shí)現(xiàn)有缺陷的部位第一時(shí)間隔離并且獲得及時(shí)的檢修，這樣就能提早防范線路故障，而且對(duì)用電客戶的正常用電沒有影響。同時(shí)，當(dāng)配電網(wǎng)大面積停電進(jìn)行檢修，停電的用戶小時(shí)數(shù)大大增加，供電可靠性指標(biāo)也將受到極大影響。通過不停電的負(fù)荷轉(zhuǎn)移后，再按照計(jì)劃開展線路設(shè)備的大型綜合檢修維護(hù)，就能最大限度地減少停電的用戶小時(shí)數(shù)，提高供電可靠性。

3 合環(huán)操作的基本條件

（1）具備合環(huán)點(diǎn)2 側(cè)相位相序相同的條件。合環(huán)的2條配電線路相序相位應(yīng)正確一致，電壓的差值、相位角的數(shù)值需要滿足規(guī)定的條件，保證合環(huán)內(nèi)部的潮流變更量不大于供電網(wǎng)絡(luò)關(guān)于穩(wěn)定狀態(tài)、設(shè)備的額定容量等限制，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)中相對(duì)比較復(fù)雜的合環(huán)類型操作，首先應(yīng)進(jìn)行配電網(wǎng)合環(huán)數(shù)據(jù)的計(jì)算或校驗(yàn)，操作前后電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行部門應(yīng)與變電運(yùn)維和供電業(yè)務(wù)等部門聯(lián)系。配電網(wǎng)如是首次合環(huán)或?qū)ε潆娋W(wǎng)設(shè)備檢修后合環(huán)可能引起相位變化的現(xiàn)象，在合環(huán)前需要核定供電網(wǎng)絡(luò)合環(huán)操作的相關(guān)數(shù)據(jù)，保證合環(huán)點(diǎn)2 側(cè)電源的相位相同。如果是電磁類型的環(huán)網(wǎng)環(huán)境，就要確保供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)環(huán)網(wǎng)變壓器裝置的接線組別的差值為零，通過驗(yàn)算，保證繼電保護(hù)裝置不能出現(xiàn)誤動(dòng)作，供電網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路沒有過載現(xiàn)象，變壓器的接線差數(shù)值允許在不大于30度就能夠?qū)嵤┫鄳?yīng)的合環(huán)的操作。

（2）具備配電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行的技術(shù)條件。配電網(wǎng)合環(huán)要注重并觀察合環(huán)內(nèi)各配電設(shè)備不超過負(fù)荷，配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)值不應(yīng)該大于規(guī)定的數(shù)值，繼電保護(hù)裝置和安全裝置需要符合環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的條件，環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性符合配電網(wǎng)穩(wěn)定性條件規(guī)定。

（3）具備合環(huán)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)額定數(shù)值，各母線的電壓不應(yīng)超過規(guī)定的額定電壓值。

（4）通常情況下應(yīng)該選擇在負(fù)載較輕的情況下實(shí)施合環(huán)操作，此時(shí)的環(huán)流比較小。

（5）合環(huán)持續(xù)的時(shí)間應(yīng)盡可能縮短。

4 合環(huán)操作風(fēng)險(xiǎn)研究

合環(huán)操作過程將會(huì)導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生臨時(shí)性改變，在系統(tǒng)回路中出現(xiàn)了比較復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)，生成了不能控制的環(huán)流網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，操作過程可能由于狀態(tài)的差異，導(dǎo)致出現(xiàn)安全后果。一般主要有如下問題。

（1）出現(xiàn)非同期的合閘情況。電網(wǎng)系統(tǒng)中的110 kV和環(huán)網(wǎng)相關(guān)的開關(guān)裝置通常設(shè)置同期的合閘設(shè)備，配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中全部的10 kV 的開關(guān)裝置，主變壓器裝置、配電站及用電客戶環(huán)網(wǎng)的10 kV 開關(guān)裝置，均沒有設(shè)置同期的合閘開關(guān)。如果110 kV 的網(wǎng)絡(luò)處在雙電源裝置供電并且開環(huán)工作的情況下，10 kV 開關(guān)裝置的工作過程必須考慮非同期類型的合閘情況。假如處于單電源進(jìn)行供電的情況，則不需要考慮該因素。

（2）相序及相位差導(dǎo)致合環(huán)操作不成功。相序及相位保持一致是同一個(gè)電源的2 路出線或環(huán)網(wǎng)之間的進(jìn)行合環(huán)的必備條件之一。如果沒有經(jīng)過相應(yīng)的相序及相位的校核過程，就實(shí)施合環(huán)操作，將會(huì)為供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成比較巨大的沖擊和影響。配電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行的所有10 kV開關(guān)裝置的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，均需要執(zhí)行相序以及相位的校核，確保開環(huán)點(diǎn)位2 端電源裝置的各個(gè)相的相序方向相互對(duì)應(yīng)，并且參與合環(huán)操作的變壓器裝置的連接組別也應(yīng)相同。此類過程僅僅是在新啟動(dòng)投入使用配電線路，或者大修改造過的回路中實(shí)施，對(duì)此前進(jìn)行過合環(huán)操作并且相序及相位滿足未發(fā)生變動(dòng)的2 條不同電源，不必再次進(jìn)行相序校驗(yàn)。

（3）裝置過荷。線路進(jìn)行合環(huán)操作使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，造成了比較復(fù)雜的電磁環(huán)網(wǎng)，出現(xiàn)了循環(huán)潮流的情況。電氣環(huán)網(wǎng)進(jìn)行合環(huán)操作之后潮流分布的狀態(tài)主要由網(wǎng)絡(luò)的分流系數(shù)來決定，潮流的分布變化之后的循環(huán)功率數(shù)值很難把控，可能明顯大于環(huán)路設(shè)備的允許電流，嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全。

（4）沖擊電流造成的繼電保護(hù)裝置跳閘。如果合環(huán)前后回路中的電流出現(xiàn)波動(dòng)變化，合環(huán)系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生電磁暫態(tài)過程，形成較大的合環(huán)沖擊電流，雖然環(huán)網(wǎng)后穩(wěn)態(tài)電流能躲過過流速斷保護(hù)的整定電流，但瞬時(shí)的合環(huán)沖擊電流仍有可能引起電流速斷保護(hù)的動(dòng)作，使得合環(huán)操作失敗。

5 合環(huán)轉(zhuǎn)電風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與管控

5.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

按照調(diào)度執(zhí)行的不同環(huán)節(jié)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，常采用以下10 種方式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制。

（1）要求各合解環(huán)點(diǎn)操作人員保持在崗，一般應(yīng)安排2 組進(jìn)行，一組合環(huán)另一組解環(huán)，以縮短2 條線路合環(huán)時(shí)間。

（2）合解環(huán)操作應(yīng)在天氣晴好條件下進(jìn)行。

（3）操作涉及線路、設(shè)備相設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，確保無缺陷、無隱患。

（4）精確計(jì)算線路合環(huán)潮流，避免出現(xiàn)過載現(xiàn)象。

（5）做好繼電保護(hù)裝置的確認(rèn)核對(duì)工作，嚴(yán)格控制參數(shù)變更過程。

（6）合解環(huán)點(diǎn)應(yīng)使用斷路器操作，操作前應(yīng)核對(duì)相應(yīng)斷路器的遮斷容量，確保遮斷容量滿足要求。

（7）要確認(rèn)當(dāng)前的合環(huán)線路母線電壓、主網(wǎng)方式是否滿足操作要求。

（8）在合環(huán)操作之前，確認(rèn)變電站兩側(cè)是否能夠做到可靠保護(hù)。

（9）做好操作前的審核工作，對(duì)調(diào)度操作進(jìn)行擬寫和審核，待符合要求后再進(jìn)行相應(yīng)操作。

（10）密切監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行實(shí)時(shí)狀況，要求操作和調(diào)控人員加強(qiáng)監(jiān)視，防止出現(xiàn)線路過載等情況，遇有任何異常，立即停止操作并及時(shí)處理。

5.2 風(fēng)險(xiǎn)控制

在完成了調(diào)控環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)工作之后，就需要著手對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)問題采取措施進(jìn)行控制。具體來說，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。

首先需要配網(wǎng)調(diào)度人員根據(jù)線路故障情況、停電計(jì)劃等為依據(jù)，對(duì)操作內(nèi)容進(jìn)行再次審核確認(rèn)。在滿足了操作要求的前提下，調(diào)度員還需根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行方式擬寫調(diào)度操作指令票，而后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控工作。然后是在執(zhí)行合環(huán)操作之前，需向主網(wǎng)調(diào)度員提出合環(huán)申請(qǐng)，主網(wǎng)調(diào)度員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)操作條件進(jìn)行分析確認(rèn)，待滿足條件后向配網(wǎng)調(diào)度員申請(qǐng)?jiān)S可操作，配網(wǎng)調(diào)度員在得到操作許可后，與現(xiàn)場(chǎng)操作運(yùn)維人員進(jìn)行聯(lián)系，在滿足操作條件后由現(xiàn)場(chǎng)操作人員執(zhí)行相應(yīng)操作。需要特別注意的是，在合環(huán)操作過程中，配網(wǎng)調(diào)度員申請(qǐng)需做好后臺(tái)監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作，防止出現(xiàn)過載、跳閘等異常情況。

6 影響合環(huán)轉(zhuǎn)電的因素

6.1 線路分布與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理

由于我國供電配網(wǎng)改造建設(shè)分為多個(gè)階段，在每個(gè)階段的建設(shè)過程中，受到當(dāng)時(shí)電網(wǎng)規(guī)劃、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及建設(shè)技術(shù)等多方面的影響，而且在實(shí)際建設(shè)的過程中采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也存在差異。但是，隨著社會(huì)的發(fā)展和科技進(jìn)步，當(dāng)前的用電需求發(fā)生了明顯的變化，對(duì)于供電要求變得更高，以往所建成的供電線路、配網(wǎng)結(jié)構(gòu)等越來越難以滿足實(shí)際需求。10 kV 配電網(wǎng)運(yùn)行管理中，分支較多，設(shè)備復(fù)雜，用戶用電負(fù)荷分散，部分配網(wǎng)單輻射線路數(shù)量超出了規(guī)定范圍，一些線路聯(lián)絡(luò)點(diǎn)較少，甚至沒有聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，無法獲取各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，同時(shí)單輻射線數(shù)量也超多等，嚴(yán)重影響了10 kV 配電網(wǎng)供電率。

6.2 線路長度，供電半徑不合理

通常來說，10 kV 配電網(wǎng)的最佳工作半徑在15 km以內(nèi)，在這個(gè)工作半徑內(nèi)，能較為有效地進(jìn)行線路維護(hù)，進(jìn)而能夠有效控制線損率；同時(shí)還能避免因線路過長而造成線路尾部電壓降低而引發(fā)的一系列問題。線路供電半徑過大，勢(shì)必會(huì)升高線損率或者導(dǎo)致線路末端電壓急劇下降。供電范圍正在持續(xù)擴(kuò)展，隨著供電范圍的擴(kuò)大，變電站的負(fù)荷也隨之增加，對(duì)電站造成了巨大運(yùn)行壓力。在日常供電過程中，線路的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸成為常態(tài)，甚至還可能出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的情況，直接影響了合環(huán)轉(zhuǎn)供電的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

6.3 聯(lián)絡(luò)點(diǎn)設(shè)置不合理

對(duì)于配網(wǎng)來說，轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的設(shè)置、定位等均會(huì)直接影響到整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)能否健康穩(wěn)定地運(yùn)行。對(duì)轉(zhuǎn)供電點(diǎn)的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，是配電網(wǎng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的前提。對(duì)于以往的配網(wǎng)系統(tǒng)來說，轉(zhuǎn)供電點(diǎn)的選擇位置常設(shè)置在支路，而支路的線徑較窄、截面較小，限制了其所能承受的電荷沖擊強(qiáng)度，進(jìn)而降低了轉(zhuǎn)供電率。如果將轉(zhuǎn)供電點(diǎn)設(shè)置在支線前端，則會(huì)因與后端負(fù)荷的不均衡，影響到供電效率，甚至造成故障停電面積的擴(kuò)大。

7 提高合環(huán)操作成功率的措施

（1）線路檢修或者改造后需及時(shí)核相。配網(wǎng)線路設(shè)備繁多復(fù)雜，10 kV 線路系統(tǒng)的檢修及設(shè)備異動(dòng)的情況隨時(shí)發(fā)生，需要及時(shí)校核相位及相序。相位保持一致是合環(huán)操作的必要條件，合環(huán)操作的時(shí)候假如相位不一致，則類似于發(fā)生相間短路故障，導(dǎo)致配電線路發(fā)生故障跳閘，甚至可能出現(xiàn)越級(jí)跳閘的情況，造成大面積停電事件。

（2）合環(huán)操作之前需要進(jìn)行合環(huán)潮流電流數(shù)值計(jì)算。電力系統(tǒng)中的潮流與供電系統(tǒng)接線的形式、電壓數(shù)值和負(fù)載均有直接的關(guān)聯(lián)，如果相關(guān)的參數(shù)出現(xiàn)顯著的變化，有可能出現(xiàn)線路過載的情況，因此在合環(huán)操作之前需要進(jìn)行潮流電流的核算，保證合環(huán)操作的時(shí)候系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)過載的情況。

（3）完善供電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性參數(shù)指標(biāo)。因?yàn)楣╇娋W(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜特性，某些潮流電流的計(jì)算和校核過程需要的參數(shù)和信息不全或者記錄不準(zhǔn)確，導(dǎo)致潮流電流的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況相差巨大，需要強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理工作，完善供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)。

（4）制定環(huán)網(wǎng)操作相關(guān)的制度。10 kV 線路合環(huán)操作尚處于初級(jí)階段，經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，運(yùn)維過程的經(jīng)驗(yàn)不足，需要制定切實(shí)可行的操作細(xì)則，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作。

（5）不斷完善電網(wǎng)架構(gòu)，合理設(shè)置10 kV 線路分段、聯(lián)絡(luò)開關(guān)。部分10 kV 線路為單輻射結(jié)構(gòu)，或者雖存在聯(lián)絡(luò)，但使用隔離刀閘或跌落式熔斷器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，或存在“卡脖子”現(xiàn)象，導(dǎo)致不能進(jìn)行合解環(huán)操作，限制了合環(huán)操作的推廣。應(yīng)在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化完善配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，更大范圍實(shí)現(xiàn)合環(huán)操作。

8 結(jié)束語

10 kV 配電網(wǎng)合環(huán)操作是確保配電網(wǎng)可靠、持續(xù)供電的一大保障，合環(huán)操作能夠降低用電客戶的停電頻率和時(shí)長，易于供電網(wǎng)絡(luò)的檢修及運(yùn)行方式變更。為了提高轉(zhuǎn)供電率，就必須積極探索提高供電可靠性的舉措，如加強(qiáng)停電計(jì)劃管理、研究制約配網(wǎng)故障快速復(fù)電的措施及強(qiáng)化電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控，加強(qiáng)設(shè)備缺陷管理，大力開展帶電作業(yè)等，顯著提升線路合環(huán)操作的效率。