10kV合环转供电导致线路跳闸原因分析

丁满华

摘  要：在配电系统中，采用“手拉手”的接线方式十分普遍，虽然这种接线方式可以减少提高供电可靠性，也可以减少停电时间，但是在合环开关的两侧，由于相角差、电压幅值等因素，在合环转供电操作中，可能会出现较大的合环电流，导致线路保护跳闸，造成用户停电。本文对一起10kV合环转供电导致线路跳闸的事故进行分析，找出合环转供电存在的问题，并提出提升的方法和对策。

关键词：合环  转供电  跳闸  配电网

中图分类号：TM755                          文献标识码：A                  文章编号：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

由于配网接线比较复杂，为了避免造成客户停电，通常在转负荷、设备处理和事故处理及线路运行方式变化的操作过程中，通常采用转供电的方法，而且随着国家大力推行配网改造后，10kV电网多是手拉手的网架，采用“开环运行、闭环接线”的供电模式，合环转供电更是成为不停电操作的趋势[1]。特别是配网开环时通过分段或母联负荷开关，可以通过分段和闭合母联负荷开关来实现任意线路运行方式。虽然该方式已经尽可能减少了用户停电，但是在实际操作过程中，也会由于用户接入新设备、紧急故障处理、设备定期检验和预试检修等，存在部分用户不得短时停电，如果停电次数较多，就会严重影响供电可靠性。为了解决供电“最后一公里”问题，近几年电网升级改造规模不断加大[4]。特别是针对配变台区的投资力度较大，大量年代老旧的设备得到更换、技术新升级改造使得出现合环操作供电的可能性在加大。虽然合环供电可以解决不停电负荷转移、可以实现较高的供电可靠性，避免因闭环倒电操作造成用户的满意度减低，但是合环供电时电流增大，会对供电线路绝缘较低薄弱点造成损伤，并造成短路接地甚至出现跳闸事故。

1  合环转供导致线路跳闸故障

针对部分经济条件好、对电力供应要求较高的重要用户，多采用双电源供电或者多路电源供电模式，当某一路线路故障或设备检修时，可以通过合环操作实现不停电负荷转移，该操作不仅提高了用户的经济效益，而且优化了供电企业的可靠性指标，但是由于合环过程中会产生合环电流，如果该电流较大，则会造成保护误动作，因此，合环转供电也存在断路器跳闸风险。

某地区网架结构如图1所示，其中110kV甲站两条进线由同一站内取电源，110kV母联100和10kV母联900分列运行;110kV乙站两条进线从不同变电站内取电源，110kV母联100和10kV母联900分列运行。甲站和乙站有一个10kV连接点，由断路器15控制，由于断路器911和断路器923合位，当断路器15合位时，此网络合环运行;当断路器15分位时，此网络开环运行。

某日，乙站1号主变停电检修，需合上乙站母联900，全站负荷由2号主变供电。调度考虑到乙站2号主变有失电风险，要求做好乙站10kV全部负荷倒出准备，并安排甲站10kV全部负荷由1号主变供电，乙站1号主变的10kV负荷由甲站通过合上断路器15后，合環转负荷供电。合环转负荷具体操作执行时，停用乙站断路器923重合闸，合上断路器15。突然甲站断路器911线路保护动作跳闸并重合不成功，调度下令断开乙站断路器923，并试送甲站断路器911，成功。经运行值班员查询动作报告得知，甲站911线路最大合环电流800A，大于保护动作设定动作定值720A，因此导致甲站断路器911合环转负荷动作跳闸。

2  10kV合环转供电存在的问题

10kV合环转供电，即通过分断和闭合相应的联络断路器（配电箱内10kV线路开关、柱上开关、环网柜开关或开闭所等），实现把一条或多条线路供电负荷由另外某条线路供给，而不用停电的模式。在合环转供电过程中，线路中可能会产生过大的环流，致使保护误动作。图2将合环点的电路结构简化为等值电路进行分析。

正常情况下，10kV合环供电方式可分为以下三种，如图3所示，其中I、II、III分别为合环点，下面对以三种情况进行简要分析：当合环点为I时：电源点为同一条母线的两个线路相互合环，此时环网阻抗最大，相同情况下合环电流最小;当合环点为II时：不同变电站10kV母线的出线间相互合环，且上级电源点分数两个不同的220kV变电站，即110kV电压等级的1、2号主变为不同的220kV母线，此情况下环网最大，参与合环的10kV母线电压相同，因此合环电流最大;当合环点为III时：不同变电站10kV母线的出线间相互合环，且上级电源点分数两个相同的220kV变电站，即110kV电压等级的1、2号主变为同一个220kV母线，此情况下环网较大，参与合环的10kV母线电压相同，因此合环电流较大。

3  提升10kV合环转供电的措施

3.1 合环转供电的注意事项

配电网转电操作一般采用“先断后通”方式，操作过程中需短时停电，进而给人民生活带来了诸多不便。供电企业自身也因停电减少售电量而造成经济损失。为了尽量减少用户的停电时间，满足日益增强的不中断供电的需求，合环转电方式必将成为电力系统操作中必不可少的环节[7]。

在10kV合环转负荷操作过程中，主要是对变压器的电磁回路合环，使其形成环路。当合环电路中某处跳闸后，整个合环线路的电流都流过线路，容易造成合环线路电流過大，并出现线路发热，从而影响供电的可靠性。由于电磁合环也会引起电网的电磁震荡，导致线路中谐波增加，并导致电力设备损坏。因此，在进行10kV合环转供电操作时，应注意以下问题：（1）在合环操作前，需计算线路运行参数，保证合环操作后，合环线路不会出现电流过负荷问题;（2）在合环操作前，要投入必要保护措施，减少合环供电对设备的影响;（3）在合环操作时，保证合环线路电压的幅值和相位一致;（4）在合环操作时，应选择符合电流较小的时间段，此时环路电流较小，可以避免合环线路过负荷的情况;（5）在合环操作完成后，应计算合环线路不同节点潮流变化，确保变化量小于电网稳定供给的相关标准，以满足设备容量和继保装置的要求;（6）尽可能减少合环转供电时间，减低合环转供电对电网设备的影响;（7）在解环前，要检查解环点的压差，保证在解环后，10kV电网能够恢复正常运行。

3.2 提高合环转供电的措施

合环转供电是采用“先通后断”的操作方式，进行合环操作时，受电网参数和运行方式影响，可能造成合环电流过大从而引起电磁换网、继电保护设备误动、变压器过载等事故扩大电网风险，影响电网安全稳定运行[5]。为了减少10kV线路停电时间和停电时户数，调度运行方式人员会要求操作人员在断开开关进行停电检修之前，对10kV用户线路进行合环操作，调整运行方式，转移一部分用户，从而减小停电时户数，保证正常电力供应。目前用户对电力供应需求越来越大，对电能质量的要求越来越高的情况下，在智能电网的建设过程中，合环转负荷供电已经成为解决停电难的技术手段。因此，电力人员应该根据合环转供电的操作特点和实施手段，熟悉合环转供电的技术要求，确保10kV转供电操作顺利进行。

为了避免10kV合环转负荷操作时出现过负荷导致保护误动，在实际操作时可采取如下措施：（1）在合环操作时确保参与合环变电站10kV母线电压的相位和相序相同;（2）可通过投退无功补偿或调解主变分接开关，以满足合环点两侧电压幅值相同;（3）可通过调解运行方式，以确保参与合环两侧变电站的10kV母线系统短路阻抗值相同或相差不宜过大;（4）合环两侧负荷不能大于开关的额定负荷;（5）需停用任一侧线路重合闸;（6）对合环电流较大的线路，需要运行值班员现场操作。

4  结语

10kV合环转供电是配网电力系统操作中一个不可或缺的重要环节，它对实现配电自动化具有非常重要的意义[2]。由于每年都需要对配电网络进行必要的改造，同时为了预防事故事件的发生，需要对变电站进行定期检修，还有线路的故障抢修等，配网线路需要进行大量的转供电工作，10kV 配电网合环转供电方式可以有效地解决停电次数频繁、停电用户数多的问题，不但能提高配电运行的经济性，而且对用户供电的可靠性得以保证，将会促使供电企业与用户之间实现双赢确保电力稳定、不间断供应[3]。

参考文献

[1] 梁恺豪.供电企业如何提高10kV配网合环转供电率的措施和探究[J].中国高新技术企业，2017（5）：38-39.

[2] 张磊.10kV配网合环转供电研究[J].云南电力技术，2015（6）：54-55，62.

[3] 林福田.电力配网规划及建设思路探究[J].科学与信息化，2019（31）：101-102.

[4] 石林.合环转供电导致线路跳闸[J].科技创新与应用，2016（32）：51-52

[5] 韩丽丽，梁可君.关于10kV配电网线路合环转电的影响因素[J].科技资讯，2018（21）：121-122.

[6] 贺翔，刘永强，樊利民.基于主网GIM的配电网合环潮流计算[J].电力系统及其自动化学报，2011，23（3）：35-39.

[7] 江霖.浅谈合环操作在10kV配网应用[J].河南科技，2018（6）：49-51.

[8] 罗军.配网线路接地故障快速查找与预防分析[J].大科技，2020（28）.33-34.

[9] 邹丽.10kV配电线路故障跳闸原因及改进策略[J].低碳世界，2017（33）.73-74.

[10] 彭晓红.10kV配电线路故障原因跳闸分析[J].通讯世界，2017（8）.193-194.