10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電導(dǎo)致線路跳閘原因分析

丁滿華

摘? 要：在配電系統(tǒng)中，采用“手拉手”的接線方式十分普遍，雖然這種接線方式可以減少提高供電可靠性，也可以減少停電時(shí)間，但是在合環(huán)開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，由于相角差、電壓幅值等因素，在合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作中，可能會(huì)出現(xiàn)較大的合環(huán)電流，導(dǎo)致線路保護(hù)跳閘，造成用戶停電。本文對(duì)一起10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電導(dǎo)致線路跳閘的事故進(jìn)行分析，找出合環(huán)轉(zhuǎn)供電存在的問(wèn)題，并提出提升的方法和對(duì)策。

關(guān)鍵詞：合環(huán)? 轉(zhuǎn)供電? 跳閘? 配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM755? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（a）-0067-03

Abstract： In the power distribution system， the "hand in hand" wiring method is very common. Although this wiring method can reduce the power supply reliability and also reduce the power outage time， on both sides of the closed-loop switch， due to the difference in phase angle， voltage amplitude and other factors， in the loop-to-loop power supply operation， a larger loop-closing current may occur， causing the line protection to trip and causing users to power outages. This paper analyzes an accident caused by a 10kV closed-loop power supply tripping the line， finds out the problems in the closed-loop power supply， and proposes methods and countermeasures for improvement.

Key Words： Closed loop; Transfer power; Trip; Distribution network

由于配網(wǎng)接線比較復(fù)雜，為了避免造成客戶停電，通常在轉(zhuǎn)負(fù)荷、設(shè)備處理和事故處理及線路運(yùn)行方式變化的操作過(guò)程中，通常采用轉(zhuǎn)供電的方法，而且隨著國(guó)家大力推行配網(wǎng)改造后，10kV電網(wǎng)多是手拉手的網(wǎng)架，采用“開(kāi)環(huán)運(yùn)行、閉環(huán)接線”的供電模式，合環(huán)轉(zhuǎn)供電更是成為不停電操作的趨勢(shì)[1]。特別是配網(wǎng)開(kāi)環(huán)時(shí)通過(guò)分段或母聯(lián)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)分段和閉合母聯(lián)負(fù)荷開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)任意線路運(yùn)行方式。雖然該方式已經(jīng)盡可能減少了用戶停電，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，也會(huì)由于用戶接入新設(shè)備、緊急故障處理、設(shè)備定期檢驗(yàn)和預(yù)試檢修等，存在部分用戶不得短時(shí)停電，如果停電次數(shù)較多，就會(huì)嚴(yán)重影響供電可靠性。為了解決供電“最后一公里”問(wèn)題，近幾年電網(wǎng)升級(jí)改造規(guī)模不斷加大[4]。特別是針對(duì)配變臺(tái)區(qū)的投資力度較大，大量年代老舊的設(shè)備得到更換、技術(shù)新升級(jí)改造使得出現(xiàn)合環(huán)操作供電的可能性在加大。雖然合環(huán)供電可以解決不停電負(fù)荷轉(zhuǎn)移、可以實(shí)現(xiàn)較高的供電可靠性，避免因閉環(huán)倒電操作造成用戶的滿意度減低，但是合環(huán)供電時(shí)電流增大，會(huì)對(duì)供電線路絕緣較低薄弱點(diǎn)造成損傷，并造成短路接地甚至出現(xiàn)跳閘事故。

1? 合環(huán)轉(zhuǎn)供導(dǎo)致線路跳閘故障

針對(duì)部分經(jīng)濟(jì)條件好、對(duì)電力供應(yīng)要求較高的重要用戶，多采用雙電源供電或者多路電源供電模式，當(dāng)某一路線路故障或設(shè)備檢修時(shí)，可以通過(guò)合環(huán)操作實(shí)現(xiàn)不停電負(fù)荷轉(zhuǎn)移，該操作不僅提高了用戶的經(jīng)濟(jì)效益，而且優(yōu)化了供電企業(yè)的可靠性指標(biāo)，但是由于合環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生合環(huán)電流，如果該電流較大，則會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)作，因此，合環(huán)轉(zhuǎn)供電也存在斷路器跳閘風(fēng)險(xiǎn)。

某地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中110kV甲站兩條進(jìn)線由同一站內(nèi)取電源，110kV母聯(lián)100和10kV母聯(lián)900分列運(yùn)行;110kV乙站兩條進(jìn)線從不同變電站內(nèi)取電源，110kV母聯(lián)100和10kV母聯(lián)900分列運(yùn)行。甲站和乙站有一個(gè)10kV連接點(diǎn)，由斷路器15控制，由于斷路器911和斷路器923合位，當(dāng)斷路器15合位時(shí)，此網(wǎng)絡(luò)合環(huán)運(yùn)行;當(dāng)斷路器15分位時(shí)，此網(wǎng)絡(luò)開(kāi)環(huán)運(yùn)行。

某日，乙站1號(hào)主變停電檢修，需合上乙站母聯(lián)900，全站負(fù)荷由2號(hào)主變供電。調(diào)度考慮到乙站2號(hào)主變有失電風(fēng)險(xiǎn)，要求做好乙站10kV全部負(fù)荷倒出準(zhǔn)備，并安排甲站10kV全部負(fù)荷由1號(hào)主變供電，乙站1號(hào)主變的10kV負(fù)荷由甲站通過(guò)合上斷路器15后，合環(huán)轉(zhuǎn)負(fù)荷供電。合環(huán)轉(zhuǎn)負(fù)荷具體操作執(zhí)行時(shí)，停用乙站斷路器923重合閘，合上斷路器15。突然甲站斷路器911線路保護(hù)動(dòng)作跳閘并重合不成功，調(diào)度下令斷開(kāi)乙站斷路器923，并試送甲站斷路器911，成功。經(jīng)運(yùn)行值班員查詢動(dòng)作報(bào)告得知，甲站911線路最大合環(huán)電流800A，大于保護(hù)動(dòng)作設(shè)定動(dòng)作定值720A，因此導(dǎo)致甲站斷路器911合環(huán)轉(zhuǎn)負(fù)荷動(dòng)作跳閘。

2? 10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電存在的問(wèn)題

10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電，即通過(guò)分?jǐn)嗪烷]合相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)斷路器（配電箱內(nèi)10kV線路開(kāi)關(guān)、柱上開(kāi)關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜開(kāi)關(guān)或開(kāi)閉所等），實(shí)現(xiàn)把一條或多條線路供電負(fù)荷由另外某條線路供給，而不用停電的模式。在合環(huán)轉(zhuǎn)供電過(guò)程中，線路中可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的環(huán)流，致使保護(hù)誤動(dòng)作。圖2將合環(huán)點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為等值電路進(jìn)行分析。

正常情況下，10kV合環(huán)供電方式可分為以下三種，如圖3所示，其中I、II、III分別為合環(huán)點(diǎn)，下面對(duì)以三種情況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：當(dāng)合環(huán)點(diǎn)為I時(shí)：電源點(diǎn)為同一條母線的兩個(gè)線路相互合環(huán)，此時(shí)環(huán)網(wǎng)阻抗最大，相同情況下合環(huán)電流最小;當(dāng)合環(huán)點(diǎn)為II時(shí)：不同變電站10kV母線的出線間相互合環(huán)，且上級(jí)電源點(diǎn)分?jǐn)?shù)兩個(gè)不同的220kV變電站，即110kV電壓等級(jí)的1、2號(hào)主變?yōu)椴煌?20kV母線，此情況下環(huán)網(wǎng)最大，參與合環(huán)的10kV母線電壓相同，因此合環(huán)電流最大;當(dāng)合環(huán)點(diǎn)為III時(shí)：不同變電站10kV母線的出線間相互合環(huán)，且上級(jí)電源點(diǎn)分?jǐn)?shù)兩個(gè)相同的220kV變電站，即110kV電壓等級(jí)的1、2號(hào)主變?yōu)橥粋€(gè)220kV母線，此情況下環(huán)網(wǎng)較大，參與合環(huán)的10kV母線電壓相同，因此合環(huán)電流較大。

3? 提升10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電的措施

3.1 合環(huán)轉(zhuǎn)供電的注意事項(xiàng)

配電網(wǎng)轉(zhuǎn)電操作一般采用“先斷后通”方式，操作過(guò)程中需短時(shí)停電，進(jìn)而給人民生活帶來(lái)了諸多不便。供電企業(yè)自身也因停電減少售電量而造成經(jīng)濟(jì)損失。為了盡量減少用戶的停電時(shí)間，滿足日益增強(qiáng)的不中斷供電的需求，合環(huán)轉(zhuǎn)電方式必將成為電力系統(tǒng)操作中必不可少的環(huán)節(jié)[7]。

在10kV合環(huán)轉(zhuǎn)負(fù)荷操作過(guò)程中，主要是對(duì)變壓器的電磁回路合環(huán)，使其形成環(huán)路。當(dāng)合環(huán)電路中某處跳閘后，整個(gè)合環(huán)線路的電流都流過(guò)線路，容易造成合環(huán)線路電流過(guò)大，并出現(xiàn)線路發(fā)熱，從而影響供電的可靠性。由于電磁合環(huán)也會(huì)引起電網(wǎng)的電磁震蕩，導(dǎo)致線路中諧波增加，并導(dǎo)致電力設(shè)備損壞。因此，在進(jìn)行10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）在合環(huán)操作前，需計(jì)算線路運(yùn)行參數(shù)，保證合環(huán)操作后，合環(huán)線路不會(huì)出現(xiàn)電流過(guò)負(fù)荷問(wèn)題;（2）在合環(huán)操作前，要投入必要保護(hù)措施，減少合環(huán)供電對(duì)設(shè)備的影響;（3）在合環(huán)操作時(shí)，保證合環(huán)線路電壓的幅值和相位一致;（4）在合環(huán)操作時(shí)，應(yīng)選擇符合電流較小的時(shí)間段，此時(shí)環(huán)路電流較小，可以避免合環(huán)線路過(guò)負(fù)荷的情況;（5）在合環(huán)操作完成后，應(yīng)計(jì)算合環(huán)線路不同節(jié)點(diǎn)潮流變化，確保變化量小于電網(wǎng)穩(wěn)定供給的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足設(shè)備容量和繼保裝置的要求;（6）盡可能減少合環(huán)轉(zhuǎn)供電時(shí)間，減低合環(huán)轉(zhuǎn)供電對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的影響;（7）在解環(huán)前，要檢查解環(huán)點(diǎn)的壓差，保證在解環(huán)后，10kV電網(wǎng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.2 提高合環(huán)轉(zhuǎn)供電的措施

合環(huán)轉(zhuǎn)供電是采用“先通后斷”的操作方式，進(jìn)行合環(huán)操作時(shí)，受電網(wǎng)參數(shù)和運(yùn)行方式影響，可能造成合環(huán)電流過(guò)大從而引起電磁換網(wǎng)、繼電保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)、變壓器過(guò)載等事故擴(kuò)大電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。為了減少10kV線路停電時(shí)間和停電時(shí)戶數(shù)，調(diào)度運(yùn)行方式人員會(huì)要求操作人員在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)進(jìn)行停電檢修之前，對(duì)10kV用戶線路進(jìn)行合環(huán)操作，調(diào)整運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)移一部分用戶，從而減小停電時(shí)戶數(shù)，保證正常電力供應(yīng)。目前用戶對(duì)電力供應(yīng)需求越來(lái)越大，對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高的情況下，在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，合環(huán)轉(zhuǎn)負(fù)荷供電已經(jīng)成為解決停電難的技術(shù)手段。因此，電力人員應(yīng)該根據(jù)合環(huán)轉(zhuǎn)供電的操作特點(diǎn)和實(shí)施手段，熟悉合環(huán)轉(zhuǎn)供電的技術(shù)要求，確保10kV轉(zhuǎn)供電操作順利進(jìn)行。

為了避免10kV合環(huán)轉(zhuǎn)負(fù)荷操作時(shí)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，在實(shí)際操作時(shí)可采取如下措施：（1）在合環(huán)操作時(shí)確保參與合環(huán)變電站10kV母線電壓的相位和相序相同;（2）可通過(guò)投退無(wú)功補(bǔ)償或調(diào)解主變分接開(kāi)關(guān)，以滿足合環(huán)點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值相同;（3）可通過(guò)調(diào)解運(yùn)行方式，以確保參與合環(huán)兩側(cè)變電站的10kV母線系統(tǒng)短路阻抗值相同或相差不宜過(guò)大;（4）合環(huán)兩側(cè)負(fù)荷不能大于開(kāi)關(guān)的額定負(fù)荷;（5）需停用任一側(cè)線路重合閘;（6）對(duì)合環(huán)電流較大的線路，需要運(yùn)行值班員現(xiàn)場(chǎng)操作。

4? 結(jié)語(yǔ)

10kV合環(huán)轉(zhuǎn)供電是配網(wǎng)電力系統(tǒng)操作中一個(gè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化具有非常重要的意義[2]。由于每年都需要對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行必要的改造，同時(shí)為了預(yù)防事故事件的發(fā)生，需要對(duì)變電站進(jìn)行定期檢修，還有線路的故障搶修等，配網(wǎng)線路需要進(jìn)行大量的轉(zhuǎn)供電工作，10kV 配電網(wǎng)合環(huán)轉(zhuǎn)供電方式可以有效地解決停電次數(shù)頻繁、停電用戶數(shù)多的問(wèn)題，不但能提高配電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)用戶供電的可靠性得以保證，將會(huì)促使供電企業(yè)與用戶之間實(shí)現(xiàn)雙贏確保電力穩(wěn)定、不間斷供應(yīng)[3]。

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