电磁环网和它的弊端

电磁环网和它的弊端2009-10-0113:50电磁环网是指不同电压等级运行的线路,通过变压器电磁回路的联接而构成的环路。电磁环网对电网运行主要有下列弊端:1)、易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心,用高低压电磁环网供电而又带重负荷时,当高一级电压线路断开后,所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路(虽然可能不止一回)送出,容易出现超过导线热稳定电流的问题。2)、易造成系统动稳定破坏。正常情况下,两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。而一旦高压线路因故障断开,系统间的联络阻抗将突然显著地增大(突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之和,而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正比),因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系统振荡。3)、不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻值(多为4×400平方毫米导线)也远小于220kV线路(多为2×240或1×400平方毫米导线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下,许多系统潮流分配难于达到最经济。4)、需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,若安全自动装置本身拒动、误动将影响电网的安全运行。一般情况中,往往在高一级电110kV及以下电网合环保护调整作者：汤向华发布日期：2008-4-2515:36:00(阅404次)所属频道:电网继电保护关键词:保护电网环保摘要：通过几个合环网络的分析，强调合环时，保护配置应作调整的必要性。关键词：电网合环；保护及自动装置；调整随着系统网架的日趋完善，以及用户对不间断供电的要求日益增高，电网调度操作过程中大量的引入了合环操作，从而保证了正常检修，负荷转移过程中，不至于影响对用户的连续供电。长期以来，对于系统合环操作时，保护及自动装置是否需要作相应的调整，各个地区一直有争议，本文从保护及自动装置在系统合环时，所起的作用进行剖析，由此得出利弊关系。正常方式下，一般电源进线断路器的保护及重合闸退出；充电线路的重合闸退出。以下分析，均是指在电网合环过程中的故障分析，相应断路器都具备保护及重合闸功能。1简单的2个变电所间的馈供网络1.1瞬时性故障1.1.1保护及重合闸不作调整如图1所示，正常方式下，断路器1、2带保护，断路器3、4作为进线断路器，不带保护，断路器3、4设有备用自投。合环时，发生瞬时性故障，则断路器2瞬时动作，断路器4、3无保护不动作，断路器1由于是相邻线路故障，是后备保护动作，切除故障时间较长，断路器1、2的重合闸方式是根据馈供线考虑，采用的是无鉴定方式，断路器2跳开后，经1s后重合时，很有可能在断路器1的后备保护跳开前，故障点还没有熄弧，造成断路器2重合不成功。若断路器1能够重合成功，则B变不至于失电，但这时候如果B变值班员正好是在操作“①合上断路器4（合环）；②拉开断路器3（解环）”，由于B变对故障无法察觉，正好拉开了断路器3，就会造成B变失电。图1简单的馈供网络1.1.2保护及重合闸作调整投入断路器3、4的保护及重合闸，要求断路器3、4保护具备方向功能，定值上按开环方式考虑，相邻线路配合整定，一旦发生瞬时性故障，瞬时跳开断路器2、4，经重合闸，能够恢复正常供电。1.2永久性故障1.2.1保护及重合闸不作调整断路器2跳开，重合闸不成功，断路器1跳开，重合闸不成功，造成B变全所失电。1.2.2保护及重合闸作调整投入断路器3、4的保护及重合闸，定值上按相邻线路配合整定考虑，就能够满足保护有选择的跳开断路器2、4，确保B变不失电。1.3备用自投的投切无论是检查母线无压，线路有压方式，还是检查工作线路无压，备用线路有压方式，在断路器3、4无保护时，线路永久性故障，断路器1、2跳开，2条进线均无电压，则备用自投是不会动作的；若断路器3、4有保护时，线路永久性故障，断路器2、4跳开，由于变电所母线并无失压，而且备用线路进线断路器已经在合闸位置，故备用自投也不会动作，由此，可考虑备用自投不作调整，以下情况相同。2多个变电所间的电磁环网（环网内无小电源）2.l瞬时性故障2.1.1保护及重合闸不作调整正常方式下，断路器1、2、4、5、8带保护，断路器3、6、7作为进线断路器，不带保护，断路器6、7设有备用自投。合环时，如图2的I处，发生瞬时性故障，则断路器8瞬时动作，断路器7、6无保护不动作，断路器5由于是相邻线路故障，是后备保护动作，切除故障时间较长。同样，断路器8的重合闸就有可能在断路器5的后备保护跳开前，故障点还没有熄弧，造成断路器2重合不成功或者成功率偏低，也就造成了C变失去了一路电源。2.1.2保护及重合闸作调整图2无小电源的电磁环网A将环内的保护及重合闸全部投入（以下相同），一旦发生瞬时性故障，瞬时跳开断路器7、8，经重合闸，能够恢复正常。2.2永久性故障2.2.1保护及重合闸不作调整断路器8跳开，重合闸不成功，断路器5跳开，重合闸不成功，造成C变全所失电。2.2.2保护及重合闸作调整断路器7、8的保护有选择性动作切除断路器7、8，确保C变不失电。如果故障点发生在II处，如图3合环操作时，合解环点一般放在35kVC变的断路器6或7上。若上一级电压110kV侧的线路保护不作调整，当发生瞬时性故障时，断路器2跳闸，断路器3无保护不动作，B变主变的后备保护（不带方向）的动作时间长，若断路器5（不带方向）动作，则时间也较长，故障点的熄弧时间长，断路器2重合闸不成功，造成B变的负荷由C变串供，若B变负荷大，则有可能引起断路器6或者8过负荷，甚至过流动作，造成B变、C变失电，成为永久性故障。若断路器4动作跳闸，则B变的110kV负荷甩掉，断路器5动作跳闸，则B所全所失电。若上一级电压110kV侧的线路保护作调整，永久性故障，断路器2、3跳开后，也可能会出现B变的负荷由C变串供情况，但瞬时性故障，能够确保断路器2、3能够重合成功，保证系统的稳定运行。图3无小电源的电磁环网B这里也就可以看出，合环时，上一级保护不作调整的后果。图4有小电源的电磁环网A3带有小电源的多个变电所间的电磁环网小电源的并网点的不同，出现故障后，其后果也不一样。3.1瞬时性故障3.1.1保护及重合闸不作调整如图4所示，断路器8跳开，有可能重合闸不成功，断路器5跳开，重合闸成功，这里就可能引起系统解环。在解环状态下，小电源与系统还是能保持同步的，但若出现在II点再发生瞬时性故障，而且断路器2的重合闸方式采用无鉴定的话，就会出现小电源非同期并网。3.1.2保护及重合闸作调整则在I点故障，断路器7、8跳开后，经重合闸重合，能够恢复合环状态。3.2永久性故障3.2.1保护及重合闸不作调整断路器5、8跳开，不重合，系统解环。II点再发生永久性故障，则断路器2跳开，断路器3无保护不动作，主变断路器4动作，电厂可能解列，造成B变失电。3.2.2保护及重合闸作调整I点故障，断路器7、8跳，不重合，C变由B变供电，电厂也能保持同步。II点故障，与以上分析相类似。如图4中，相继发生两点故障的可能性非常小，故一般不会出现小电源非同期，但在图5中，并网点改在C变的话，若合环时，保护不作调整，非同期的可能性就大得多。3.3瞬时性故障3.3.1保护及重合闸不作调整I点故障，断路器8跳开，重合闸可能不成功，断路器5跳开，重合成功，断路器5的重合闸方式采用无鉴定的话，就会出现小电源非同期并网了，严重的话，就会造成系统失去稳定。3.3.2保护及重合闸作调整I点故障，断路器7、8跳开，重合成功，恢复系统合环。3.4永久性故障3.4.1保护及重合闸不作调整断路器5、8跳开，电厂解列，C变失电。3.4.2保护及重合闸作调整断路器7、8跳开，C变由B变供，确保C变不失电，电厂也能保持同步稳定运行。图5有小电源的电磁环网B4结束语从以上分析，可以清楚地看出正常合环操作时，环内的保护及重合闸（包括上一级系统）作相应调整的话，无论是从确保变电所不失电，还是保证系统安全方面，都有其现实的作用，对于备用自投装置则可以不考虑。由于目前大部分变电所实行无人值班后，进行保护及重合闸的调整，势必增加了不少工作量。但也正是因为变电所无人值班，合环时保护及重合闸不作调整，若发生故障，停电范围扩大，或者系统失去稳定，相关变电所无人操作，使得恢复送电时间大大的延长，也不利于及时进行故障点的查找。合环时，进行保护配置，不但能减少线路故障的损失，而且对于误操作事故，也有弥补作用。当然，正常操作时，合环时间可以控制很短。在这么短的时间内，虽然出现故障的机率非常小，但还是有可能出现的，如2005年，南通某局就曾出现过合环时系统故障，造成全所失电的情况。针对合环操作冲击电流可能越限的问题,提出一种基于戴维南等值的冲击电流计算方法.该方法以戴维南定理为基础建立数学模型,采用网络潮流计算求得其中的等值电势,采用节点阻抗矩阵求得其中等值阻抗,继而推导出冲击电流和稳态环流的对应关系,并利用电流分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响.针对配电网没有馈线负荷量测的问题,将馈线负荷分别集中于两侧馈线的首末相异端,由潮流计算直接获取馈线合环稳态电流最大值,并进一步求得冲击电流的最大值.通过实际算例仿真,验证了所述方法的正确性和有效性,对实际配电网的调度运行具有一定的指导意义.：配电网络合环操作产生的暂态冲击电流过大会危害系统安全，现有的潮流计算方法难以计算最大暂态冲击电流。就此提出了一种基于配电网潮流计算的冲击电流计算方法，通过对合环模型的适当简化来预测合环后瞬时的冲击电流，并编制程序将其实现，为运行人员实际操作提供指导。关键词：配电网络；合环操作；冲击电流大规模的城市电网改造后，10kV配电网通过改造大多达到了“闭环结线，开环运行”的供电方式[1]。其中每一个负荷都是由单一的母线供电，不同母线所带的负荷区域用联络开关隔离，形成供电负荷岛。正常情况下，联络开关一般开断运行。随着配电网双向供电和多电源供电的供电模式日益增多，若选择适当的供电路径进行合环操作，可以增强配电网络的供电可靠性。但合环瞬间产生的暂态冲击电流，可能对电网安全稳定运行造成影响。当电网厂站较多、结构较为复杂时，如果简单地在主网系统上加上配电网进行计算，常规的潮流计算方法难以胜任，而改进后的发配输全局潮流计算方法[2]，由于所需输入的数据量很大，调试计算复杂，无法满足配电网合环潮流的计算要求。本文就此提出了计算冲击电流的方法，在潮流计算的基础上，通过对合环模型的适当简化来预测合环后瞬时的冲击电流，为运行人员进行合环操作提供指导。1配电网络合环简介一般情况下，两个变电站的低压母线各带一段配电线路，而线路之间通过联络开关联络。正常情况下，联络开关断开，两个站的母线分别带各自的配电线路。带电合环的过程是指：当某一个站所带配电线路的出线开关需要检修或出现其他突发事件时，先合上联络开关，再断开该站出线开关，通过另一个站的低压母线带上两段配电线路负荷，如图1所示。46南方电网技术研究2006年第2卷图110kV母线及环网配电系统合环示意图配电网络进行合环操作时产生环流主要有以下两个原因：(1)合环开关两侧变电所l0kV母线的电压差（幅值差、相位差）产生环流；(2)合环开关两侧变电所l0kV母线对系统的短路阻抗不同产生环流。正常情况下，只要保证合环开关两侧电压差和短路阻抗不是很大，合环后通过联络开关的稳流并不大，但在合环的瞬时，线路会产生暂态冲击电流，可能会导致保护动作，造成停电事故。2合环冲击电流的计算和分析2.1计算模型图__________2所示为一简单的配电网合环系统，正常运行时合环点联络开关断开，网络保持辐射状，当设备检修或倒负荷时合上联络开关。由于合环点两侧电压差的存在，势必在环网系统中产生冲击电流，对系统做适当简化以方便对冲击电流的计算和分析。由于电力系统三相对称，所以只研究其中的一相，如L1相，计算合环暂态冲击的单相等值电路如图3所示。图中L和R为环网中所有电气元件的电感和电阻之和，合环点两侧的电压差等效为计算模型中的电压源。系统合环线路外其他部分用等值负荷处理，由于等值负荷和线路阻抗比很