配电网合环操作在煤矿的研究应用及指导意义

配电网合环操作在煤矿的研究应用及指导意义

陆君

淮河能源集团煤业分公司潘二矿机电二区 安徽 淮南 232087

摘要：在配电网进行线路检修或倒负荷时，为使双回路负荷不间断运行，通常会进行合环操作，操作时合环电流的大小直接影响到合环操作的成功与否。本文首先对合环操作的潜在危险以及合环模式的分类做了简单的介绍，之后对影响合环电流大小的因素做了分析，最后运用并联分流原理，通过建立辅助并联回路分流来减小流经双回路负荷的环流，保证双回路负荷连续可靠运行的双回路合环、解环操作的环流转移合环操作法，对双回路负荷的调度管理工作具有一定的实际借鉴意义。

关键字：配电网 合环 合环电流 环流转移 双回路负荷

引言

为保证煤矿井下负荷（带局扇）、主抽风机等重要负荷的连续、可靠用电，工广变电所通常采用两路来自不同变压器的线路给这些负荷供电，一般称此类负荷为双回路负荷。配电网最大的特点即闭环结构，开环运行的供电方式。在正常情况下，为保证配电网的辐射状运行结构，联络开关一般开断运行。电网调度通常采用停电调度和合环调度两种调度方式进行双回路负荷的倒电调度管理。合环调度方式能够保证双回路负荷倒电过程中的连续供电，而停电调度方式必然造成负荷的短时停电，无论从安全角度出发，还是考虑矿井自身经济效益，都要求电网调度采用合环调度方式进行双回路负荷倒电调度管理。

一 、合环操作的潜在危险

线路检修或倒负荷时，要保证双回路负荷不停电而连续运行，可通过合环操作来实现，这样虽然提高了配电网的可靠性和灵活性，同时也会对整个配电网的稳定运行造成潜在的危险。

首先，配电网通过联络开关进行合环时，如果合环点电压差不是很大，正常情况下，通过环路的电流也不是很大，但是当系统出现故障时，比如遭到雷击或短路时，出现不平衡的运行状况，特别是其中一个回路由于事故跳闸，退出运行时，联络开关可能有较大的潮流通过，可能造成保护动作，从而造成大面积停电事故，造成无法弥补的社会及经济损失。

其次，配电网通过联络开关进行合环时，如果合环点电压差较大，那么合环操作将会导致环路产生很大的稳态电流和暂态冲击电流，暂态冲击电流可能引起电流速断保护动作，稳态电流可能引起过流保护动作，均会使开关跳闸，从而造成大面积停电事故。

二、合环模式的分类

从合环点追溯的上游电源（追溯到110kV）运行方式考虑，配电网合环操作可分为以下两种模式：上游电源并列运行和分列运行。

以谢桥矿110KV变电所电网为例进行说明(110KV母线分列运行，110KVⅠ段母线带1#、2#主变和110KV Ⅱ段母线带3#主变)：

（1）上游110KV母线分列运行的6KV馈线合环

如图1所示，6KV合环点1属于这种情况，110KVⅠ段母线和110KVⅡ母线分列运行，且分别来自220KV张集变不同的变压器。

（2）上游110KV母线并列运行的6KV馈线合环

如图1所示，6KV合环点2属于这种情况，110KVⅠ段母线和110KVⅡ段母线并列运行，来自220KV张集变同一台变压器。

合环点电压差的大小直接影响到合环电流的大小，对于这两种合环操作，第一种危险性最大，其上游电源为分列运行，合环点电压差较大。第二种由于其110kV电源为并列运行，其合环点电压差会相对小一些。

三、影响合环电流的因素

根据理论公式的形式，即电流=电压/阻抗，可以看出，电流的合环电流大小取决于合环点电压差的大小和环路线路阻抗的大小，即与合环点电压差成正比，与环路线路阻抗成反比。

环路线路阻抗大小包括母线阻抗和变压器阻抗，二者一般均恒定不变，在此不做讨论。

压幅值差和电压相角差主要由以下三方面的因素引起。

（1）合环点两侧变压器变比及联结组别的差异。

线路合环操作即变压器的并列运行，两个变压器变比和联结组别在铭牌上标注虽然是一样的，但是在实际制造过程中，不可能做到完全一致，只能尽可能的接近，只要其误差在允许的范围内，两变压器就可以进行合环操作，这个误差的大小直接影响到合环点的电压差的大小。

（2）合环点两侧各自所带负荷大小差异。

合环点两侧所带负荷极不均衡，将出现带负荷大的一侧由于线损大而造成电压较系统标称电压偏低，带负荷小的一侧由于线损小电压可能略微高于系统标称电压。所以，如果合环点两侧各自所带负荷大小差异太大，必然会使合环点出现较大的电压差。

（3）变压器高压侧电压差异。

假定两个变压器实际的变比和联结组别完全一致的情况下，如果变压器高压侧电压如果差异太大，同样会导致两个变压器低压侧电压不一致，即合环点电压差过大。

四、环流转移合环操作法

传统意义上，配电网进行合环操作时通常都是靠调度员的经验或大致估算，如果是保守计算可能就会造成本可以安全合环倒电而不采用，从而降低供电可靠性并且增加操作人员负担。如果是估算值过小，实际值超过过流或速断保护值时就会造成大面积停电事故。为解决这一两难的情况，根据合环操作的模式优劣比较，本文提出了环流转移合环操作法。

环流转移的基本原理：并联分流原理。如图2所示，当两个不同系统间只有1个回路即目标回路合环时，其环流为I；当这两个不同系统间的第2个回路即辅助回路合环时，根据并联分流原理，目标回路的环流将按一定比例分流到辅助回路中，使目标回路的环流大大降低，辅助回路起到了转移和限制流经目标回路环流的作用。

因上级线路进线开关设备额定容量大，其继电保护整定也能承受较大的电流，所以将上级线路作为辅助回路，以谢桥矿110KV变电所井下合环调度操作为例，如图3所示，环流转移合环操作法的基本操作顺序为：

（1）建立辅助回路，即进行110KV变电所6KVⅠ、Ⅲ段的合环操作。

（2）实现目标回路的合环调度，即进行井下双回路的合环、解环操作。

（3）解除辅助回路，即进行110KV变电所6KVⅠ、Ⅲ段的解环操作。

五、配电网合环操作的时机

从合环操作的潜在危险及影响合环电流大小的因素考虑，合环操作的时机应要选择适当，一般在雷雨天气，配电网电压波动，系统极不稳定，以及配电网负荷较大时应该尽量避免进行合环操作。

六、结束语

双回路负荷在倒负荷或线路检修时，通过环流转移合环操作法，不仅可以减少停电时间，提高供电可靠性及连续性，同时也避免了环流过大，造成保护误动引起大面积停电事故。对双回路负荷的调度管理工作具有一定的实际借鉴意义，对提升配电网调度精细化管理及优质操作水平有一定的指导意义。

参考文献：

1邹慧. 配电网合环操作的研究及决策软件的开发[D].

2龙娓莉. 配电网合环操作的研究及决策软件的开发[D]. 华北电力大学（北京）.

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5周敦军, 周尚丽, 刘辉,等. 电网合环操作与继电保护协调策略研究[J]. 科技信息, 2011, 000(013):371-372.