第２３卷第３期 电力科学与技术学报 Ｖ０１．２３ Ｎｏ．３ ２００８年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＩＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２００８ 广州地铁３３ ｋＶ中压环网合环运行的初步分析 廖振宁 ，王红星 ，夏成军 ，王 强 ，张 尧 （１．广州市地下铁道总公司，广东广州５１０６２３；２．华南理工大学电力学院，广东广州５１０６４０） 摘 要：环网供电的特征是合环结构、开环运行，而在设备检修、倒闸操作过程中，则期望能带电合环操作，以避免 短时间供电中断，提高供电可靠性．分析广州地铁３３ ｋＶ中压环网合环运行的利弊，指出长期合环运行是不允许 的，而短时合环操作则需要综合考虑供电可靠性、短路电流、继电保护、合环电流、合环冲击电流、故障影响范围等 技术问题，根据具体情况判断． 关 键 词：环网供电；接线方式；合环操作；配电网可靠性 中图分类号：ＴＭ ７１１；Ｕ２３１．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－９１４０（２００８）０３４３０８４－０７ Ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３３ ｋＶ ｍｅｄｉｕｍ－ｖｏｌｔａｇｅ ｒｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｆｏｒ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｅｔｒｏ ＬＩＡＯ Ｚｈｅｎ—ｎｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ．ｘｉｎｇ ，ＸＩＡ Ｃｈｅｎｇ－ｊｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｑｉａｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｏ （１．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｅｔｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０３８０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ．Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｒｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｒｅ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｎ—ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａ— ｔｉｏｎ．Ｗｈｅｒｅａｓ．ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｃｌｏｓｅ Ｉｏｏｐ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｓｈｏｒｔ．ｔｅｒｍ ｐｏｗｅｒ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｌｅｃｔｉｒｃｉｔｙ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ａｄ— ｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｉｓ ｎｏｔ ａｌｌｏｗｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｍｕｓｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｓｈｏｒｔ—ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｕｒ－ ｒｅｎｔ，ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｓｕｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｈｅ ｆａｕｌｔ—ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ；ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ 地铁的供电系统是为地铁运营提供所需电能的 为地铁运营服务的辅助设 施提供电能，如照明、环 重要部门，它不仅为地铁列车提供牵引用电，而且还 控、通信、信号等．因此安全、可靠而又经济合理地供 收稿日期：２００７—１２－２６ 作者简介：廖振宁（１９７６一），男，工程师，主要从事地铁供电系统管理和技术研究 通讯作者：廖振宁，男，工程师；Ｅ·ｍａｉｌ：Ｌｉａｏｚｈｅｎｎｉｎｇ＠ｇｚｍｔｒ．ｃｏｎｌ 第２３卷第３期 廖振宁，等：广＃ｌｔｔ￣铁３３ ｋＶ中压环网合环运行的初步分析 ８５ 给电力是地铁正常运营的重要保证和前提…． 在引入２路城市电网１１０ ｋＶ电源后，设置２台１１０／ 广州地铁供电系统高中压配电系统均采用 ３３ ｋＶ主变压器，将１１０ ｋＶ电源降压到３３ ｋＶ，再通 １１０／３３ ｋＶ二级电压制，全部采用集中供电方式．地 过３３ ｋＶ中压环网供电网络将电源分配给地铁车站 铁主变电站在引人２路城市电网１１０ ｋＶ电源后，设 （车辆段、控制中心）的牵引变电所、降压变电所． 置２台１１０／３３ ｋＶ主变压器，将ｌ１０ ｋＶ电源降压到 主变电站１１０ ｋＶ侧根据２路进线电源的不同 ３３ ｋＶ，再通过３３ ｋＶ中压环网供电网络将电源分配 或根据城市供电部门的要求，采用了内桥接线或线 给地铁车站的牵引变电所、降压变电所 ． 路变压器组，均能够满足对地铁一级负荷的供电要 环网供电的特征是合环结构、开环运行，但是在 求．３３ ｋＶ侧均采用了单母线分段的接线形式，根据 设备检修、倒闸操作中，希望能够不停电倒闸，以提 每条地铁线路车站变电所数量进行分区供电，配置 高供电可靠性和运行灵活性，这就提出了地铁３３ 适当数量的馈出断路器．为了实现整个路网的资源 ｋＶ中压电网合环运行的课题．本文阐述电力系统中 共享，除了一号线建设的坑口和广和主变电站外，后 的环网供电、电磁环网、环网分段等若干重要概念， 期建设的主变电站均考虑了给相邻的几条地铁线路 并提出广州地铁３３ ｋＶ中压环网合环运行需深人分 供电．如：瑶台主变电站除了给２号线供电外，还给 析研究的技术问题． ５号线供电；河南主变电站除了给２号线供电外，还 １ 广州地铁３３ ｋＶ环网接线方式现状 给３号线供电；沙园主变电站除了给广佛线供电外， 还给２号线和８号线供电（实施２，８号线延伸工程 广州地铁供电系统高中压配电系统均采用 时２号线南延和８号线西延线路的供电需要）． １１０／３３ ｋＶ二级电压制，全部采用集中供电方式．即 广州地铁一号线供电系统３３ ｋＶ环网采用的是 每条地铁线路均建有至少２个１１０／３３ ｋＶ主变电 大供电分区方式，即供电分区正好是主变电站数量 站，每个主变电站均从城市电网引人２路１ １０ ｋＶ电 的２倍．地铁１号线设有坑口和广和２个主变电站， 源；这２路电源或者是从城市电网的１个２２０ ｋＶ变 所以有坑口一西朗、坑口一公园前、广和一公园前和 电站的２段１１０ ｋＶ母线上引接，或者是分别从２个 广和一广州东站共４个供电分区．２个主变电站馈 ２２０ ｋＶ变电站的１１０ ｋＶ母线上引接，或者是一路 出的３３ ｋＶ电源在公园前站变电所通过环网分段断 从１个２２０ ｋＶ变电站１１０ ｋＶ母线上引接，另一路 路器相联络，如图１所示． 从城市电网的１１０ ｋＶ线路上“Ｔ”接．地铁主变电站 坑口 供 图１ 广州地铁一号线主变电站和３３ ｋＶ供电系统环网接线方式示意图 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｒｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ３３ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍａｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ ｌｉｎｅ ｌ ８６ Ｕ 力 科 学 与 技 术 学 报 ２００８年９月 地铁２号线及其它地铁线路（如３，４和５号线） 供电系统３３ ｋＶ环网采用的是小分区供电方式，即供 电分区的数量比主变电站数量的２倍还要多．具体有 多少供电分区将视供电分区内串接的车站变电所数 量而定（一般串接２—４个车站变电所）．地铁２号线 设有瑶台和河南两个主变电站，但有瑶台一江夏、瑶 台一越秀公园、瑶台一海珠广场、河南一市二宫、河南 中大、河南一琶洲共６个供电分区．由于河南主变 电站靠近车辆段，所以车辆段变电所是单独一个供电 分区，这样供电分区总数达到了７个．２号线２个主变 电站馈出的３３ ｋＶ电源在市二宫站变电所通过环网 分段断路器相联络，见图２．地铁３，４，５号线也类似． 琶州站 巾大站 市二官站 海珠广场站 越秀公园站 图２广州地铁二号线主变电站和３３ ｋＶ供电系统环网接线方式示意图 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｒｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ３３ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍａｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ ｌｉｎｅ ２ 目前广州地铁供电系统３３ ｋＶ环网电缆配备有 作；另一种是先合上３００开关，然后断开１２２，３０１， 导引线差动保护作为主保护，延时过电流保护作为 这种方式保证了设备检修和倒闸过程中３３ ｋＶ母线 后备保护． 的连续供电，称为带电倒闸操作或合环操作． ２地铁３３ｋＶ中压环网合环运行的设 相 Ｊ Ｌ、Ｊ、 广州地铁３３ ｋＶ中压环网合环操作可以分为如 下几种情况： １）主变内３３ ｋＶ母线分段开关３００合环操作． 如图３所示坑口主变１１０／３３ ｋＶ接线．正常运 行时，母线分段断路器１００，３００处于开断状态，线路 变压器组以内桥接线方式分别供给３３ ｋＶ母线Ｉ 坑口主变 段、ＩＩ段，当３０１（或３０２）跳开时，通过备用电源自动 投入装置合上３００开关，保证其供电，只会造成短时 图３ ３３ ｋＶ母线分段开关３００舍环操作 问供电中断（备自投动作时间决定）．当单台１１０／３３ Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｃｌｏｓｅｄ·ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｋＶ主变、断路器３０１需要停电检修时，可以采取２ ３３ ｋＶ ｂｕｓ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｗｉｔｃｈ ３００ 种方式：一种是断开１２２，３０１，投人３００，３３ ｋＶ Ｉ段、 同样的道理，合１００开关也是一种合环操作． Ⅱ段母线负荷均由芳坑乙线提供，这种方式会造成 ２）环网分段开关合环操作． ３３ ｋＶ Ｉ段母线短时间供电中断，称为停电倒闸操 如图４所示．广州地铁２号线瑶台、河南２个主 第２３卷第３期 廖振宁，等：广州地铁３３ ｋＶ中压环网合环运行的初步分析 ８７ 变电站馈出的３３ ｋＶ电源在市二宫站变电所通过环 网分段断路器１０２Ａ，１０２Ｂ相联络．在正常运行情况 下，１０２Ａ，１０２Ｂ均处于断开状态．如果在河南、瑶台 主变电源均供电情况下合上市二宫环网分段开关 １０２Ａ，１０２Ｂ开关，则瑶台主变和河南主变所在片网 之间将通过３３ ｋＶ等级的电网连接起来合环运行． １１０ ｋＶ４－ ｛１１０ ｋＶ １１０ ｋＶ＋ ＋１１０ ｋＶ 固 ￣１１０／３３主变 １１０／３３主亦 ３００ ￣１．１０／３３ ３３ ｋｖ ３３ ｋｖ １ｏ２Ａ ３３ｋｖ ３３ｋｖ Ｌ ］ ｊ ｌ＿一…一 一＜卜１厂／１］ ＜卜……一Ｊ 图４地铁２亏线环网分段开关合环操作 Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｗｉｔｃｈ ｆｏｒ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ ｌｉｎｅ ２ ３）不同线路间的合环． 考虑不同线路之间的互相供电．现状：以２，３，４ 号线为例，３号线在正常运行方式下时，中间的一段 珠江新城站至夏涪站由２号线的河南主变电所供 电，其余两侧由五山和金山主变电所供电，而２号线 的河南主变电所除了给２号线、３号线，同时也给４ 号线供电．设想和评估：如果在金山主变电所供电的 段将３，４号线的３３ ｋＶ连接起来，则２，３，４号线 之间形成局部环形电网如图５所示．此外，也可考虑 在不同线路之间的交叉处如一二号线的换乘站公园 前站、一三号线的换乘站体育西路站、二三号线的换 乘站客村站、二四号线的换乘站万胜围站拉电缆将 不同线路的３３ ｋＶ网络连接起来，以实现不同线路 之间的电力互供，扩大环网规模． 上级电网 Ｔ１ １１０ ｋＶ—厂金—厂１１０ ｋＶ － ｓ主变９ 白１１０／３３ ＺＥ７＂￣．２ ：辩 一 ＩＪ ｒＩ一一一－｛＞＿一 图５地铁不同线路之间的合环操作 Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｌｉｎｅｓ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ 从时间上合环操作又可分为２种情况：一种是 长期合环运行，即上述合环操作后，３３ ｋＶ电网按照 合环后的电网结构长时间运行；另一种是短时合环 操作，即上述带电合环操作完成、负荷转移之后，即 断开相应开关，电网仍然保持开环运行． ３环网供电、电磁环网、环网分段 ３．１环网供电 环网供电是在不同的变电所或同一变电所的不 同母线的两回或多回馈线相互之间连接成一个环路 进行供电的方式．一般在环网中串接多座配电所 （开关站）．环网可以有单环网、双环网、多环网等不 同的形式． 环网供电是一种有备用的接线方式，能够提高 供电可靠性，环网中的任何单一故障，不会导致各个 节点的供电中断．因此在电力系统的发展过程中，在 各个电压等级都得到了广泛应用． 国家经济贸易委员会于２００１年７月颁布实施 的《电力系统安全稳定导则》（ＤＬ７５５—２００１，以下简 称《导则》）中明确规定：合理的电网结构必须满足 分层和分区的原则，电网的分层分区应按照电网电 压等级和供电区域合理进行．合理分层，是将不同规 模的发电厂和负荷接到相适应的电压网络上；合理 分区，是以受端系统为核心，将外部电源连接到受端 系统，形成一个供需基本平衡的区域，并经联络线与 相邻区域相连．同时，《导则》中也明确规定：随着高 级电压电网的建设，下级电压电网应逐步实现分 区运行，相邻分区之间互为备用，以避免和消除严重 影响电网安全稳定运行的不同电压等级的电磁环 网，并有效短路电流和简化继电保护配置．由此 可以看出，电网分层分区运行是电网发展的必然趋 势．例如随着５００ ｋＶ电网网架结构不断加强，并且 在供电可靠性得到保障的前提下，就需要将原有的 ５００／２２０ ｋＶ电磁环网打开，按照分层分区的原则运 行． 对于１１０／３５／１０ ｋＶ配电网而言，其道理也是一 样的．以往城网供电一般多采用单电源辐射线路，但 发生故障造成的停电范围大，恢复供电的能力较弱． 采用环网结构、开环运行方式，相当于双侧或多侧电 源，只要措施得当，就可以在发生故障时配电系统具 ８８ 电 力 科 学 与 技 术 学 报 ２００８年９月 备自动隔离故障区段、自动恢复非故障区段的供电 能力，从而达到缩小停电范围和减少用户停电时间、 提高对用户供电可靠性的目的．在正常情况下，也便 于负荷的转移和设备的检修和维护．在停电检修、突 电压线路（虽然可能不止一回）输送，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 犀删高ｉ 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 增大（突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之 发事件或负荷转移时，通过合、解环操作可以减少停 电时间，提高供电可靠性． 根据《中国南方电网城市配电网技术导则》中 对于城市配电网的相关规定，环网结构、开环运行是 配电网的运行特点，也是符合电网分层分区原则的． 在环网的适当地点设置分段开关，有利于故障时减 小停电范围，同时通过备用电源自动投人装置的作 用能尽快恢复非故障区间的供电，减小停电时间，因 此对于供电可靠性是有保障的． ３．２电磁环网 将一个大的环网分段运行，一方面是为了降低 短路电流，更重要的考虑则是电磁环网运行会极大 的影响到整个电力系统的安全、稳定、经济运行．电 磁环网是指两组不同电压等级运行的线路，通过两 端变压器磁回路的联接而并联运行形成环网．低压 合环操作引起电磁环网可用图６表示．低压侧母线 Ｕｐ 和Ｕｐ 之间开关合闸，尽管从该图中高压侧母 线Ｕ 和ｕ 之间并无线路直接连接，但由于会通过 系统联络线连接起来，因此仍然会在系统中形成电 磁环网． ｒ一一—口一一］ ： 系统联络 ！ 图６低压侧合环操作引起电磁环网 Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｏｏｐ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｉｄｅ 电力系统的长期运行经验表明，电磁环网运行 存在以下弊端． １）易造成系统热稳定破坏．如果用高低压电 磁环网供电而又带重负荷时，一旦高一级电压网络 出现故障线路跳开后，电网潮流将被迫通过低一级 和，而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正 比），因而极易超过系统联络线的暂态稳定极限，导 致系统出现振荡而失去稳定． ３）不利于经济运行．不同电压等级线路的自 然功率相差极大，同时线路阻抗大小不同，电网潮流 在不同电压等级线路中自然分布，系统运行经济性 差． ３．３环网供电的实施原则 环网供电的实施原则：①线路选择和设计首先 应当具备互带能力．②通过实施线路分段原则，缩小 个别用户或线路故障带来的整体停电，通过合理的 线路分段数量和设置合理分段点，使用户享有尽可 能高的供电可靠性．③干线的分段原则：负荷均等原 则；线路长度均等原则；用户数量均等原则．④选择 设备具备满足当线路故障时，能自动隔离故障区段、 自动恢复非故障区段的供电功能．⑤选择设备应当 满足配电网自动化升级的要求，从而能够实现配电 网设备运行工况的远方监视和监测及与系统配合完 成网络重构和负荷转带等功能．⑥负荷较重的分支 线路尽量布置分段分支开关，以保证隔离分支故障， 保证主干线畅通．⑦联络开关按合理的位置布置． ４电网合环操作 上述分析表明：环网供电是一种有备用的接线 方式，能够提高供电可靠性，但是为了短路电流 和避免电磁环网，需要设置适当的解环点．即环网结 构、开环运行． 由此也可得出结论：本文第２节中提出的地铁 ３３ ｋＶ中压环网的三种合环操作均不应长期合环运 行．那么，短时合环操作是否可行呢？又需要考虑哪 些因素呢？ ４．１电网合环操作 查阅文献可知：带电短时合环操作是有先例可 循的．如文献［３～５］对配电网带电合环操作都进行 第２３卷第３期 廖振宁，等：广州地铁３３ ｋＶ中压环网合环运行的初步分析 ８９ 了深入研究． ２）合环电流． 合环操作主要分为同电压等级的合环操作和不 同电压等级运行的线路，通过变压器电磁回路连接 而构成的电磁合环操作． 电网短时合环操作的条件：①相位一致．如首次 合环线路两侧电源一般处于分列运行状态，但 它们的上级电网（也许是更上一级电网）应该是并 列的，配电网络进行合环时，由于合环开关两侧母线 的电压差（数值差、相位差）产生环流，即使合环开 合环或检修后可能引起相位变化，必须经测定证明 关两侧母线电压数值相同但也会由于合环母线处对 合环点两侧相位一致．②如属于电磁合环，则环网内 的变压器接线组别之差为零，特殊情况下，经计算校 验继电保护不会误动及有关环路设备不过载，允许 变压器接线差３０。进行合环操作．③合环后环网内 各元件不致过载；各母线电压不应超过规定值；继电 保护与安全自动装置应适应环网运行方式；稳定符 合规定的要求． 环网合环操作在停电检修、突发事件或负荷转 移时可以提高系统供电可靠性，但是通过合、解环操 作引起的环流对电网的安全运行有很大的影响．一 般情况下，操作人员只能凭经验决定是否可以进行 合、解环，所以很容易造成方法保守，同时操作规范 性有所欠缺，降低了系统供电可靠性． 电网合环操作应注意的问题：①尽量使合环的 两个变电所的中压母线在合环前电压差应在允许的 范围之内．②合环的两个变电所上一级供电电源必 须为同一高压母线．③合环前应进行必要的计算，并 结合高级应用软件复核，确保合环的线路不过载．④ 般情况下尽量在负荷较小时进行合环，此时环流、 潮流、冲击电流都较小． ４．２合环操作的影响分析 任何事物都存在两面性，合环一方面，可以减少 用户的停电、提高网络的供电可靠性、节省投资、便 于日常的维护和以后设备的更换，但是另一方面，合 环操作对电力系统来说，存在以下的潜在风险 刮． １）电磁环网． 电力系统的电磁环网是指不同电压等级的输电 线路通过变压器磁或电磁耦合构成的环形电网．广 州地铁３３ ＫＶ中压配电网合环后使上级电网，及其 上上级电网间形成一个大的电磁环网，电力系统在 采用电磁环网运行方式时，有可能发生事故联锁发 生，造成大的功率转移，这样就是广州地铁停用的问 题，而且可能引起稳定破坏，或引起某些反映负荷电 流等的保护错误动作． 系统的短路阻抗不同而产生环流． ３）合环冲击电流． 中压配电网进行合环时，由于断路器闭合前合 环两侧存在电压差不为０，而当断路器闭合时，两端 的电压差突然发生突变，并列合环断路器两侧电压 突然变为大小相等，相角差为０，必然要经历一个暂 态过程．这必然引起地铁环网内各个节点电压大小 和角度的相应变化，连接于环上节点发电机的电势 和角度也将产生变化．然而，由于发电机的转子是有 惯性的，发电机的角度，也就是转子的角度不能发生 突变，而是要经过一个摇摆过程才能达到新的稳态 值，当开口电压的相角或频率不相等时，发电机和环 网各线路合环后必将产生功率振荡，从而产生并列 合环操作的冲击电流． ４）短路电流． 合环运行会使系统综合阻抗变小，短路电流增 大，而过大的短路电流会使现有继电保护误动；使系 统中出线较多且电源出线集中的母线短路容量增 大，一旦发生故障往往会触发电力系统大事故． ５）’潮流问题． 电网合环时，万一电网发生故障如遭到雷击或 者短路时，出现不平衡的运行状况，特别是上级电网 某条线路出现跳闸退出运行时，则在联络开关处有 可能通过高压侧传过来很大的潮流，合环潮流有可 能引起设备过载甚至开关跳闸，引起继电保护动作， 造成更大面积的停电事故，使地铁停用、旅客滞留于 站内，造成无法弥补的社会和经济损失． 综上所述：在倒负荷和线路检修时，为减少停电 时间，提高供电可靠性，需要采用带电合环操作；但 合环操作可能引起合环潮流、合环电流、合环冲击电 流、短路容量、继电保护配置等问题，形成电网运行 的风险，情况严重时还可能扩大事故影响范围，威胁 整个电网的安全稳定运行；但是在短时间内合环运 行，同时电网又发生短路、雷击、误操作等故障的可 电 力 科 学 与 技 术 学 报 ２００８年９月 能性极小．因此短时合环操作的可行性和必备条件 ［２］张建根．广州地铁供电系统３３ ｋＶ环网接线方式的思考［Ｊ］．城 需要对上述各方面进行深入研究和综合考虑． 市轨道交通研究，２００６，９（７）：ｌ－５． ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ·ｇｅｎ．Ｔｈｅ ３３ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ５结论 ｍｏｄｅ ｆｏｒ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ［Ｊ］．Ｕｒｂａｎ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｉｔ，２００６，９（７）：１— ５． 地铁３３ ｋＶ中压电网的解环、合环运行方式不 ［３］苑捷．配电网合环操作的研究［Ｊ］．陕西电力，２００７，３５（４）：３６— 仅是地铁供电系统的重要问题，也是涉及到广州电 ３９． 网安全稳定运行的重要问题，必须经过全面充分的 ＹＵＡＮ Ｊｉｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｌｏｏｐ ｃｌｏｓｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｔｏｎ ｎｅｔ· 技术论证才能得出客观公正的结论． ｗｏｒｋ［Ｊ］．Ｓｈａａｎｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，２００７，３５（４）：３６－３９． ［４］幸荣霞，姚爱明．环网合环操作的分析［Ｊ］．浙江电力，２００７，２６ 本文结合《电力系统安全稳定导则》和《中国南 （１）：６６－６８． 方电网城市配电网技术导则》，分析了广州地铁 Ｘ１ＮＧ Ｒｏｎｇ－ｘｉａ，ＹＡＯ Ａｉ—ｍｉｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ３３ ｋＶ中压环网的合环问题，指出广州地铁３３ ｋＶ电 ｐｏｗｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，２００７，２６（１）：６６－６８． 网合环操作需要综合考虑供电可靠性、短路电流、继 ［５］苑捷．北京城区配电网合环分析［Ｄ］．北京：华北电力大学。 ２００７． 电保护、合环电流、合环冲击电流、故障影响范围等 ［６］杨志栋，刘一，张建华，等．北京ｌＯ ｋＶ配网合环试验与分析 若干技术问题，从地铁供电和广州电网的相互影响 ［Ｊ］．中国电力，２００６，３９（３）：６６－６９． 方面综合考虑合环操作的利与弊．详细地分析论证 ＹＡＮＧ Ｚｈｉ—ｄｏｎｇ，ＬＩＵ Ｙｉ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｈｕａ，ｅｔ ａ１．Ｌｏｏｐ ｃｌｏｓｉｎｇ ｅｘ— 将在后续论文中阐述． ａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０ ｋＶ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ｃｈｉ— ｎａ Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ，２ｏｏ６，３９（３）：６６－６９． ［７］李江华．浅析１Ｏ ｋＶ配网合环产生环流的原因及预防措施［Ｊ］． 参考文献： 电网技术，２００６，３０（Ｓ１）：１９９－２０１． ［１］庞开阳，何江海．广州地铁１号线供电系统［Ｊ］．机车电传动， ＬＩ Ｊｉａｎｇ—ｈｕａ．Ｓｉｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌ￣ａｓｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｓｔｅｐ ｏｆ ２００２。（４）：３６—３８，４２． ｌＯｋＶ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃａｕｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ＰＡＮＧ Ｋａｉ·ｙａｎｇ，ＨＥ Ｊｉａｎｇ—ｈａｉ．Ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｇｕａｎｇ－ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，３０（Ｓ１）：１９９－２０１． ｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏｌｉｎｅ ｌ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｄｒｉｖｅ Ｆｏｒ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ，２００２，（４）： 【８］邹慧．配电网合环操作的研究及决策软件的开发［Ｄ］．成都：四 ３６Ｉ３８．４２． 川大学，２００６．
