引言
随着我国国民经济的增长和人民生活水平的提高，社会对电力质量的要求也越来越高。目前由于目前配网中一直采用停电转负荷的被动落后的方式实现，这样不仅降低了供电可靠性，而且作为供电企业来讲，停电造成的电量损失直接影响到供电企业的经济效益。同时供电可靠率作为一流企业的必要条件，一直以来受到电力企业的高度重视。为了最大限度的减少停电范围，避免在改变配网运行方式过程中出现停电操作现象，解决湘潭配网多年来一直采用停电转负荷的被动落后方式，特对湘潭电网10kV配网进行合环潮流计算，实现10kV配网合环转负荷的目标。因此开展配10kV配网的合环潮流计算，保证10kV配电线路合环操作的安全性和经济性是势在必行的。
一、 开展配电网络合环操作的必要性
1、保证对用户供电的连续性。
随着电力走向市场，用户对供电的可靠性提出了越来越高的要求，保证对用户连续可靠的供电是供电企业的重要任务。由于国民经济的增长和人民生活水平的提高，用电负荷持续增长，三产业用电和城乡居民生活用电更是保持了较高的增长幅度，负荷的季节敏感性越来越强，尤其是夏季负荷高峰期，为避免设备过载运行，10kV配网方式调整将不可避免。
经过几年的城网改造，湘潭城网变电站已基本实现双电源、双主变的供电方式，但10kV运行方式调整涉及城市中心区用户大面积停电调电，严重影响用户的供电。因此，只有开展10kV配网合环操作，在不停电的情况下完成对负荷的转供，才能满足用户对供电连续性的要求。
2、提高供电可靠率，增加售电量。
供电可靠率达到99.98%是一流供电企业的要求。近年来，大量的城市电网改造和市政建设带来的配网变动，导致配网计划检修频繁，为尽量减少停电范围，减少线路停电次数，节约停电时户数，提高供电可靠率，开展配网合环操作势在必行。同时，配网合环操作也可以减少因线路停电调电造成的售电量损失，增加售电量。
3、增加售电量，缩短配网事故处理时间。
城市配网比较复杂，由于外力破坏、维护不当、设备容量不足都可能导致出现配网事故。为尽快处理事故，缩短事故时间，如何进行事故点有效隔离并恢复供电就要求能开展配网合环的潮流计算，从而进行合环操作，可以减少因线路停电调电造成的售电量损失，增加售电量。
4、避免法律纠纷，减少经济赔偿。
在配网停电操作中，因无法及时通知调电用户，可能造成对用户人身、设备的伤害或财产损失，造成不好的社会影响，严重影响企业形象，甚至导致法律纠纷。
二、 开展配电网络合环操作的可行性
众所周知，坚强的电网是供电可靠性的物质基础。经过多年的电网改造，湘潭地区10kV配网网架得到了很大的加强，市区绝缘化率、互联率均达到一定的水平，城区电网“手拉手”已初具规模，配网互联、互供能力大大加强。城区变电站之间的联络线日益增多，10KV线路手牵手格局已基本形成。通过统计，2007年3月底止，湘潭城区共有26对互联线路，10kV配电网络中，互联点、互联段负荷开关多，灵活的配网方式为实现配网的合环创造了条件。
10KV线路互联情况详见下表（线路长度为变电站断路器到合环点的长度）：
|
序
号
|
变电站间联络线
|
甲线路参数及允许负荷
|
乙线路参数及允许负荷
|
|
甲变
|
线路甲
|
乙变
|
线路乙
|
型号
|
长度
Km
|
电流
(A)
|
型号
|
长度
Km
|
电流
(A)
|
|
1
|
桂342
|
桂军线
|
繁308
|
繁城线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
2
|
500
|
|
2
|
桂332
|
桂星线
|
繁332
|
繁东线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
2
|
500
|
|
3
|
桂346
|
桂面线
|
马318
|
马城线
|
JKLYJ-240
|
2.5
|
500
|
JKLYJ-240
|
1.7
|
600
|
|
4
|
桂324
|
桂冷线
|
马328
|
马东线
|
JKLYJ-240
|
2.5
|
500
|
JKLYJ-240
|
1.7
|
500
|
|
5
|
马318
|
马城线
|
繁322
|
繁车Ⅰ
|
JKLYJ-240
|
1.4
|
600
|
JKLYJ-240
|
1.5
|
500
|
|
6
|
马328
|
马东线
|
繁336
|
繁车Ⅱ
|
JKLYJ-240
|
1.4
|
500
|
JKLYJ-240
|
1.5
|
600
|
|
7
|
繁304
|
繁火线
|
马322
|
马火线
|
LJ-185
|
0.7
|
500
|
LJ-240
|
1.3
|
600
|
|
8
|
繁352
|
繁桥线
|
马324
|
马桥线
|
LJ-50
|
0.7
|
515
|
LJ-240
|
1.3
|
600
|
|
9
|
五316
|
五汽线
|
野308
|
野鹤线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
4.5
|
500
|
|
10
|
五328
|
五轻线
|
野334
|
野蓉线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
4.5
|
500
|
|
11
|
霞330
|
霞药线
|
菊332
|
菊药线
|
JKLYJ-240
|
5
|
500
|
JKLYJ-240
|
2.4
|
500
|
|
12
|
霞334
|
霞泗线
|
菊344
|
菊泗线
|
JKLYJ-240
|
5
|
500
|
JKLYJ-240
|
2.4
|
500
|
|
13
|
野308
|
野鹤线
|
菊346
|
菊鹤线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
2.3
|
410
|
|
14
|
野334
|
野蓉线
|
菊334
|
菊蓉线
|
YJV-400
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
2.3
|
500
|
|
15
|
野332
|
野土线
|
霞322
|
霞马线
|
JKLYJ-240
|
3
|
380
|
JKLYJ-240
|
4
|
500
|
|
16
|
野336
|
野马线
|
霞318
|
霞土线
|
JKLYJ-240
|
3.5
|
355
|
JKLYJ-240
|
3
|
335
|
|
17
|
野308
|
野鹤线
|
霞324
|
霞云线
|
JKLYJ-240
|
4
|
500
|
YJV-240
|
5
|
600
|
|
18
|
野316
|
野资线
|
五316
|
五汽线
|
YJV-400
|
5.5
|
489
|
LGJ-240
|
1
|
500
|
|
19
|
野344
|
野石线
|
五328
|
五轻线
|
YJV-400
|
5.5
|
571
|
LGJ-240
|
1
|
500
|
|
20
|
桂344
|
桂泉线
|
马328
|
马东线
|
JKLYJ-240
|
1.5
|
500
|
JKLYJ-240
|
1.8
|
500
|
|
21
|
桂334
|
桂校线
|
马318
|
马城线
|
JKLYJ-240
|
1.5
|
400
|
JKLYJ-240
|
1.8
|
600
|
|
22
|
易312
|
易大Ⅰ
|
瓦324
|
瓦大Ⅰ
|
JKLYJ-240
|
4.6
|
448
|
JKLYJ-240
|
6.5
|
400
|
|
23
|
易326
|
易大Ⅱ
|
瓦342
|
瓦大Ⅱ
|
JKLYJ-240
|
4.6
|
245
|
JKLYJ-240
|
6.5
|
500
|
|
24
|
五326
|
五玻Ⅱ
|
瓦322
|
瓦开线
|
LGJ-185
|
3
|
600
|
LJ-240
|
1.8
|
600
|
|
25
|
五316
|
五汽线
|
菊346
|
菊鹤线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
2.3
|
410
|
|
26
|
五328
|
五轻线
|
菊334
|
菊蓉线
|
JKLYJ-240
|
3
|
500
|
JKLYJ-240
|
2.3
|
500
|
三、配电网络合环潮流计算方案
1、配网合环操作的要求
1.1线路相序一致。
配电线路合环点两侧相序必须一致。新投线路以及线路（包括电缆线路）异动时，具备合环操作条件的，要求合环点两侧核相正确。
1.2潮流分布合理，设备不过载。
⑴通过计算，确定合环线路的潮流分布合理。
⑵进行合环操作的线路，两侧压差及总负荷应满足要求。
1.3继电保护和重合闸装置的要求：
⑴对于继电保护，先要经过计算，确认定值，使正常定值能满足合环操作的要求。
⑵进行合环操作时，重合闸装置考虑不退出运行。但是在线路合环后，如在用户端发生短路，短路电流会明显增大，对用户的断路器切断故障电流不利。
⑶为防止合环过程中，主变高压测发生节地故障引起主变高电压，建议合环时合上两侧主变中性点节地刀闸。
1.4对设备的要求：
⑴环网内电气设备无缺陷。
⑵进行合环操作的线路、开关要满足合、解环电流的要求。开关TA：500/5及以上；线路截面为LGJ-185mm2（绝缘线为240 mm2）以上。
⑶用户外负荷开关进行操作，须经有关部门确认户外负荷开关是否具备合、解环条件。
2、配网合环潮流计算的理论基础
2.1、计算方法：
在图中，线路上分布了较多个负荷。
2.2、通过闭式电力网潮流计算的力矩法计算合环时的网络自然功率分布；
2.3、计算开环点两侧的电压差，并用电压差和环路阻抗计算出环路内流过的均衡功率；
Sc=Un*(UI-UII)/ ∑Z
2.4、将各支路的自然功率和环路均衡功率相加即得环路各处的功率分布，并检测各点是否存在过载；
SI= SI’＋ Sc SII= SII’＋ Sc
2.5、使用标么值，可以看出部分10KV线路阻抗远远大于变电站10KV母线－系统之间的阻抗，系统阻抗可以忽略不计，近似认为合环线路两侧的10KV母线为等势点。两站系统阻抗值虽较大，但较接近时，依然可近似认为合环线路两侧的10KV母线为等势点。主变容量较小的一侧其阻抗较大，根据2.2可以可得知合环后该侧分得的负荷较小，不会引起过载。110KV负荷的标么值较大，但110KV线路阻抗标么值较小，根据2.2的计算公式可知不会造成功率分布的大幅变化。
四、配网合环潮流计算：
1、计算目的：
本次潮流计算，重点进行以下几方面分析：⑴10kV环网所形成的电磁环网对电网的危害；⑵环网故障时短路电流的增加对电网设备，尤其是遮断容量不足的开关及对用户的影响；⑶合环后瞬间的循环功率所造成的环流是否会引起设备过载；⑷环流是否会引起继电保护误动作。
2、计算依据：
2.1、根据调度技术规范标准及我局电网运行实际。
2.2、中国电力科学研究院开发的PSASP潮流理论计算系统。
3、技术参数：
3.1、10KV配网合环线路选择阻抗最小的线路，线路长度按上5Km进行计算；
3.2、所有进行合环操作的10KV配电线路型号均考虑为LGJ-185或JKLYJ-240；开关TA为500/5及以上；
3.3、 系统参数根据现有运行设备折算。
4、负荷及电压：
4.1、本次计算采用2007年年度方式中的湘潭电网负荷为900MW时潮流分布。
4.2、 合环点两变电站母线电压差选300-700V。
5、合环变电站：
考虑到湘潭10kV配电网络的实际情况，本次合环计算包括了以下城区变电站：
5.1、城西区：繁城变、马家岭变、桂花园变
5.2、城东区：野鸭坡变、菊花塘变、霞城变、五里堆变、瓦子坪变、易家湾变
6、典型电磁环网合环计算：
6.1、桂花园变～繁城变10kV配网合环计算
6.1.1、计算线路
桂332－059－繁332
桂342－059－繁308
6.1.2、计算结果
采用最大负荷电流S=9.5+j4.8=600A
1) △U(繁－桂)＝700V
桂332: S=4.877-j2.124=307A
繁322: S=5.021+j7.778=500A
2）△U(桂－繁)＝700V
桂332: S=7.16+j4.942=469A
繁322: S=2.703+j0.636=160A
采用最大负荷电流S=12+j6=750A
1) △U(桂－繁)＝470V
桂332: S=7.975+j4.311=500A
繁322: S=4.501＋j2.71=303A
6.1.3、结论
当△U≤700V I≤ 600A时或△U≤400V I≤750A时
桂332与繁322可以合环转负荷。
6.2、菊花塘变～五里堆变10kV配网合环计算
6.2.1、计算线路：
菊346－041-057－五316
菊334－041-057－五328
6.2.2、计算结果：
1、采用最大负荷电流 S=8+j4.1＝500A
方式一：茶五线供五变10KVI、II母负荷，五300开；
1）△U(五－菊)＝700V
菊334: S=3.266-j0.584=192A
五328: S=5.041+j5.282=393A
2) △U(菊－五)＝700V
菊334: S=5.571+j6.072=445A
五328: S=2.708-j1.376=175A
方式二：茶五线、五＃1B供五变10KVI、II母负荷，五300合；
1）△U(菊－五)＝700V
菊334: S=7.229+j5.341=485A
五328: S=1.054-j0.634=71A
2、采用最大负荷电流 S=10.5+j5.3＝650A
方式一：茶五线供五变10KVI、II母负荷，五300开；
2) △U(菊－五)＝550V
菊334: S=6.729+j6.264=500A
五328: S=4.152-j0.148=239A
6.2.3、结论：
当△U≤700V I≤500A 或△U≤500V I≤650A时
菊334与五328可以合环转负荷
本次潮流计算结果表明：当两个110KV变电站10KV母线电压压差及10KV合环线路总负荷电流满足以下条件时，环网内设备不会过载，保护装置不会因环流而误动，潮流分布及电压水平能满足环网合环运行要求，可以进行合环操作。结果如下表：
|
|
700V
|
600V
|
500V
|
400V
|
300V
|
|
马变－桂变
|
500A
|
|
|
650A
|
750A
|
|
马变－繁变
|
300A
|
400A
|
500A
|
|
650A
|
|
繁变－桂变
|
600A
|
|
|
750A
|
|
|
野变－菊变
|
600A
|
750A
|
|
|
|
|
野变－五变
|
400A
|
|
500A
|
|
|
|
野变－霞变
|
600A
|
|
|
|
750A
|
|
菊变－霞变
|
700A
|
|
|
|
800A
|
|
菊变－五变
|
500A
|
|
650A
|
|
|
|
瓦变－五变
|
600A
|
|
|
700A
|
|
|
瓦变－易变
|
400A
|
|
|
|
|
五、结束语
2007年7月7日，在局吴小勇总工程师的指导下，由局有关部门组成的湘潭城区电磁合环试验小组完成了对马变－繁变、马变－桂变；菊变－霞变、五变－野变4对线路的合环操作试验，全部试验成功。至此，本次10kV配电网合环潮流计算成果已应用于湘潭城区10KV线路操作中，要求调度、配网公司严格按照要求进行操作，确保线路相位正确，不发生因线路相位变动合环造成的短路事故。并且该计算成果将进一步在全局各县城电网内推广和应用。
参考文献：
1. 周全仁编著，《电力调度技术标准汇编》，国家电力调度通信中心、湖南电力调度通信中心，2002。
2. 周全仁、张清益编著，电网分析与发电计划，湖南科技出版社，1996。
