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中国电力设备管理协会

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20kV配电网合环运行的影响因素及运行原则探究

作者:   发布时间:2020-04-17

【摘  要】:    在进行合环操作时发生较大的冲击性电流现象几率很大,这种现象继续发展还进而会出现较为庞大的环流,本文针对这些对供电网络合环运行的诸多现象进行深入探究。

【关键词】:供电系统;合环;运行现象

1 供电系统网络合环的影响因素

1.1 合环电流现象的原因

       在整个供电网络系统开始合环时,合环两侧线路电源都将处在分列的状态,然而它们的上级电源系统应当在并列运行。经过系统的调查与总结,20kV供电网络产生合环电流的理由如下:

       合环开关两头变电所的20kV母线存在着较为巨大的电压差,这些数值与相位的差距都有可能会导致各种类型环流的产生。整个供电网络的馈线开始进行合环操作的时间点,会产生一个暂时态势的期间,这一个期间中的断路器会在闭合前合环的两侧产生一个ΔU≠0大小的电压差距。然而在断路器开始闭合的时间点,两方的电压差距会开始发生改变,合环断路器两端的电压会陡然变为大小相等,相角差变为0,也就是ΔU=0。这就导致了环内所有节点的电压差距大小和角度也开始对应的产生变化,在环中节点的发电机电势和角度同时也发生了改变[1]。

       但是发电机的转子存在着惯性,会导致转子角度不能随着同时改变,在一个窗口时间的稳定后才会开始变为全新的稳定值。在开口电压相角和频率不相同的情况下,发电机和环网的所有线路在合环操作之后便会开始产生功率上的高低震荡,从而导致并列合环这个操作之后的冲击性电流和电磁环网系统的环流现象。

1.2 合环时会有影响的因素

       把整个合环的系统进行简单化后,就可以简便的对其产生影响的因素进行分析。每个不同的供电网络结构都会有一些差别,合环点的具体选择位置也不会完全一致,应具体情况具体分析,结合实际的应用状态来抽象化出一个具有普适性和利于快速分析的计算模型。当前最流行的经典合环模型里所展示的主要设备系统有主要变压器、合环线与各个联络开关系统、和低电压侧母线等(图1)。

 

图1 典型的合环示意图

       在合环后开关所出现的主要现象有功率和电流两个方面。具体表现为:主变压器在高电压侧合环后产生的电压差ΔU;主变压器低电压侧的母线在合环后电压UL;主要变压系统所具有的负荷S1、S2、L1、L2;主要变压器的阻抗ZT1、ZT2;主要变压器在低电压侧的母线合环前所产生的电压UL1、UL2。

       深入分析合环电流产生的成因,可以知道其主要影响因素为合环点两侧的电压差、相角差和合环环路上存在的线路阻抗 [2]。观察来看,合环电流的大小与电压幅值以及相角差是成正比的,但是合环路线路阻抗则是成反比的。对于这种情况,应当合理使用调整变压系统分头位置再修改变压器所产生的负荷大小,这种工作的方式就可以使整个合环电流更为合理化。 

2 20kV供电系统网络在运行合环时需符合的规则

       在构建过这个理论模型之后,应使用合环分析软件系统进行进一步的分析和计算。经过按照技术规定标准的建模之后,得出模型所需要符合的基本参数与边界极限条件:当供电区域为B类别时,需使用110kV的变压器系统,50MVA有载调整压两卷变化、40MVA有载调整压两卷变化为C类应用、D类应用则为40MVA有载调整压三卷变化;在两座变电站系统的情况下,严格保障期平衡初始节点位置一直都是0度,并且20kV的线路电压值要保证在9.3~10.7kV的范畴内;在20kV的架空线路情况下,需要用LGJ-185、通电线缆使用YJV22-3X300,并且再对线路采用三段分处理,而且线路上的负荷必须都是均匀分布,如果整个线路的负载大于了130%,则严禁展开合环操作;为保证20kV路线和整个系统安全运行的稳定性,600/5和过载保护电流设定为900A,紧急速断保护电流上限设定为2400A[2]。

       除以上内容外,这次合环的操作是合、解、二合、二解的一整条完整流程,同时必须考虑到一旦出现再合环的紧急情况,即为将两条独立线路的出现开关调整为第二次合环所需要的具体流程时间。整体设置完成20kV供电网络的完整合环模型之后,就可具体的用理论计算模型结果进行分析。经过细致而严谨的科学分析后,最终可以断定每个独立的因素对于整个地理区域进行合环的具体实际影响。具体总结在单独影响下E、F、G三种地理区域使用合环运行的理论规则为三点:

       电力压差距。E类地区的出线开关系统A,A站点高电压侧的电压差距理论上小于12.10%、B站点高电压侧差距小于15.20%的时间点则可以进行合环操作。F地理区域的出现开关A点,A站点高电压侧区域的电压差距小于6.40%、B站点的高电压侧电压差距小于23.40%则可以进行合环操作。G类地理区域的出线开关A,A站侧高电压差距小于8.30%、B站点的高电压侧差距小于27.90%;出线开关B,在A站点的高电压侧差距共小于8.30%、B站的高电压侧差距小于8.30%、B站的高电压侧电压差距共小于15.50%时可以进行合环操作。

       相位点的差距。E类地理区域的A站点平衡点相位在小于12.54度、B站点平衡点相位少于12.61度的时候可以进行合环操作。F地理区域的A站点平衡点相位小于17.69度的情况下,B站点区域平衡点相位在小于17.95度的时间点可以进行合环操作。G类地理区域在A站点平衡点相位度少于19.26度的时间点、B站点相位少于19.12度的时间点允许进行合环操作。

       供电线路的负荷。E类地理区域A线路和B线路的共同总有功负荷不能大于12.65MW,无功负荷在小于4.15Mvar的情况下允许进行合环操作,F类地理区域在A线路与B线路共同有功负荷不大于8.90MW时、无功负荷不大于2.92Mvar时允许进行合环操作。G类地理区域线路A与B的总共有功负荷不大于7.45MW、无功负荷不大于2.46Mvar的情况下允许进行合环操作[3]。

       在具体的现实操作过程中,操作应当使用具体的理论计算模型。本文经过基本的分析讨论供电网络在运行过程中的种种影响因素,研究出了在供电网络合环运行操作时的种种问题的根本原因。对于这些问题的出现,本文制定了对应的有效解决方案数值,并且经过试验可以稳定运行。这些方案的主要目标是增强我国电力网络配送的整体效果和使用效率,满足未来广大人民群众不断上升的供电要求,促进我国整体的电力网络事业发展和提升电力配送网络在具体出现合环情况时的稳定性表现,有效处理合环现象,提升电网的具体稳定性与实用性。

 

参考文献

[1]于嘉敏.20kV配电网合环运行研究[J].机电信息,2017,15(21):8-9. 

[2]蔡燕春,王莉,曹杰.基于故障隔离分析的合环运行配电网电源接线方式研究[J].供用电,2019,36(9):46-51,78. 

[3]金恩淑,张恺,等.20kV闭环运行配电网的快速电流保护方案[J].东北电力大学学报,2017,37(4):8-13. 

(此专文摘自《电力设备管理》杂志文库,专文主创:南方电网深圳供电局有限公司  苏炳泽)

 

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