低压不停电作业方案及其优化策略

低压不停电作业方案及其优化策略

张松伟 

深圳带电科技发展有限公司

摘要:为了提高供电可靠性、有效保障用户的用电体验，在配电网中应用了非停电操作技术。通过引入传统的不停机运行方式，解决传统不停机运行方式中出现的停电次数多、影响范围广、适应性差等问题，研究台区间低电压连接方式和无接缝环网运行方式。通过对该设备进行优化，研究该设备的工作机理，并在此基础上，提出一种适合于低电压接触网的新型运行与维护方法。结合配电网中配电网中存在的一种典型情况，阐述了将相邻配电网与隔离配电网中的合环转换器连接在一起，形成一种较低电压的连接方法。分析结果显示，采用合环式无接线方式实现低电压非断电运行，具有较好的兼容能力，能有效地协调区域配网的资源，有差别地提供不断电运行服务，以满足不同对象客户对供电可靠性的需求。

关键词：低压配电网；不停电作业；无缝合环转电；低压联络

引言

在人们的生活条件不断改善的情况下，为了满足人们对更好生活的用电需求，供电公司更加注重客户的使用感受，并逐步转变成一个能量服务供应商。随着电力的商品属性越来越突出，对供电可靠性的提升和对客户提供的优质电力服务的保证，已经变成了供电企业健康发展的必要条件。我国配电网络在发展过程中存在着许多问题，在网络结构、设备和运行维护等方面还不能很好地满足现代经济和社会发展的需要。正是因为这个原因，我国正在不断加大对配电网的建设，因此导致的停电需求与客户的用电体验之间存在着一种很难化解的冲突，这就对供电企业提出了更高的要求。

一、常规低压不停电作业方案

1.1低压转供

配电变压器常见的低压出线形式有经隔离开关出线和经低压柜出线，如图1所示。

典型的低压转供方案如表1所示。在确定低压转供方案时，需要根据待停电台区的低压出线形式、分路出线现状、台区负载率，选择临近合适的供电点。

表1典型场景的低压不停电作业方案

1.2低压合环转电

基于上述常规低压转供方案，在台区之间设置联络开关，可实施具备保护功能的低压合环转电，如图2所示。

图2低压合环转电原理

本文以一级供电的一台配变高压合环切换为实例，对合环切换的瞬时稳定状态进行了研究，结果见图3。将Z12作为联系开关上的阻抗，I12作为通过联系开关的电流，U1和U2分别是两个变压器的低压侧电压，ZT1和ZT2分别是两个变压器的短路阻抗，U1和I2分别是负载电流，它的两个端的闭合的网络的电力分配见图4。

图3同一10kV馈线条件下配电变压器低压合环转电模型

图4同一10kV馈线条件下配电变压器低压合环转电模型闭式网络功率分布

二、无缝合环转电方案

2.1无缝合环转电装置

提出了一种由两套串联电压补偿器，一个并联电压变换器，两套转换开关组成的合环式变流器的电路拓扑。SVC采用逐相补偿原理，各相均为串联耦合变压器和单相电压源变换器。含并联变压器，三相电压源式变流器的聚氯乙烯。

2.2无缝合环转电的原理

在实施了“合环式”转换后，配变的低电压将通过“合环式”转换设备进行补偿，并将其输出到台区，从而使其在较高的电压水平下，不能再将其直接用作台区的起始电压。台区的起始电压由聚氯乙烯的并联变压器进行降压，以 Ush的形式输出，再由聚氯乙烯的三相电压源变换器进行调制，获得 Udc的 DC。聚氯乙烯作为 SVC的直流电源，通过对 SVC的控制，使 SVC的直流电源稳定运行。

通过对 SVC的分析，提出了一种基于 SVC的变频器设计方法，在 PVC与 SVC之间，有功电力可以通过 PVC从系统中进入，通过直流电容器朝 SVC的方向流动，再注入到系统中，这一切都要看操作需要，有功电力可以双向流动，在无功功率方面， PVC和 SVC可以分别在电容器与系统之间进行互换，从而实现对无功功率的就地补偿。

2.2.1 PVC的原理设计

两个拟实施低压转供的区域，由于配电变压器容量和负荷率的差异，相应地，对合环转换设备的容量需求也有差异。为增强无缝环式转换器的适用范围，采用移动和模块化的思想，通过对聚氯乙烯并联变压器的结构进行优化，降低其尺寸。而聚氯乙烯三相电源式变压器采用了多级并联构形，实现了对并联级次的迅速匹配。在此基础上，可使合环式输电设备分体运输和模块化装配，从而达到设备在野外迅速展开的目的。多台三相电压源式变流器并联接在一起时，其输出的谐波将会更低。

2.2.2 SVC的原理设计

为实现低电压转换供电，该合环转换设备由2套 SVC,6套单相式电压源式转换器组成，其中 SVC和 PVC采用共用母线的拓扑，各单相式电压源式转换器的 DC输入端都是并联的。每个单相位电压源变换器按照命令对 AC端的输出进行调制，并将 Use经由串联的耦合器输入到台区的各个相位上，从而实现对每个相位上的电压进行单独的补偿。

通过本项目的研究，能够有效地减少合环转换器的容量需求，提升转换器的综合性能。针对 SVC中的一种单相压力源变换器，提出了一种多层并联的设计方案，以增加电流容量。在多个单相电压源型变换器并联运转时，能够更好地降低输出电压的谐波含量，保证输出电压的电压品质。

三、配电网低压联络架构

3.1面向临近配电变压器的架构

配电房中含有两个配电变压器，相邻的配电房都符合配电房相邻的要求，可以在低电压下直接进行连接，构成固定接线。在邻近的配电房中，D1、D2分别是1号变压器、2号变压器所对应的低压柜，从变压器副方、低压柜母排引出线，并利用现有或新建的电缆沟接入无缝合环转电装置。

3.2面向孤立配电变压器的架构

而距离其它配电室太过遥远时，则应视为隔离型，而不应在此基础上直接进行低电压连接。将合环式的转换设备与局域网中的低压柜的引出线路连接后，可考虑为移动式发电机或其它隔离式的配电网提供一个连接点。

根据这种方式，可以完成对移动式发电车或其它独立的配变的迅速接通。之后，可以按照现场的具体需要，选用各种型号的移动发电站作为二次供电，还可以利用预留的接口，暂时铺设一条低压电缆，与附近的适当区域进行高压连接。本项目提出的新体系结构可以降低大型低电压线路的投入，降低低电压线路的盗窃风险，降低在复杂环境中长期建设低电压线路所带来的资源消耗。

当用独立的配电变压器来间接实现低电压连接时，将所有的低电压区进行网格划分，在每个网格内低压台区组成一群低电压连接单元，每个单元通过不同的方式来实现高电压连接单元之间的合环转换单元或者传统的低电压连接单元之间的匹配。采用传统的低电压连接盒，并在重要的结点上安装合环传输设备，减少了低电压连接的建设费用。

四、运行维护策略

在原有的低电压接线方式下，利用低电压接线方式，完成了低电压接线方式下的合环接线，为客户提供高电压接线方式下的高电压接线。在为用户进行调节的时候，传统的低压联络方案在为用户调节电源的时候，要避免与电源并列运行。所以，低压转供的次序是，待退出电源先断电，在检查了该线路没有电压之后，再关闭联络开关，失压的用户可以重新进行供电。可以看出，传统低压联络方案的运营策略已经不能满足用户持续供电的需求，因此，低压无缝合环转电方案必须与使用运营新策略相结合。

结语

本项目针对配电系统中存在的双侧配电房、相邻配电房和隔离配电房两种情况，研究其在低压配电系统中的实现方法，并研究其在高压配电系统中的应用，为实现高压配电系统中的合环互联互通提供技术支持。本项目拟设计一种包含 PVC、 SVC的无缝合环式转换设备，并将其连接到变压器的低压端与低压端，通过对电压相位进行调整，使调整后的电压幅值、相位一致，从而达到无缝合环式转换的目的。在此基础上，制定了一套低压接线无缝合环输电运行维护方案，以确保对客户持续的电力供应，提高客户的电力使用感受。

参考文献

［1］周霞，陈旦，李霞.我国供电可靠性的现状分析与展望［J］.供用电，2021，38（1）：49-54．

［2］夏翔，熊军，胡烈翔.地区电网的合环潮流分析与控制［J］.电网技术，2004，28（22）：76-80．

［3］陈霄，王磊，李扬.配电网络合环冲击电流的分析［J］.电力自动化设备，2005，25（4）：40-42．