电磁环网亦称高低压电磁环网，是指两组不同电压等级的线路通过两端变压器磁回路的联接而并联运行。高低压电磁环网中高压线路断开引起的负荷转移很有可能造成事故扩大、系统稳定破坏。

国内220kV/110kV电磁环网已基本解环运行，但220kV 及以上电磁环网仍大量存在。多年来，学者和业界人士已对电磁环网开展了大量的分析和探讨，指出需重视线路无故障跳线校核等。一般认为电磁环网的缺点和风险主要包括：①上级电网故障后功率转移导致下级电网过载，其原因是上下级电网输电能力的不匹配；②上级电网故障后阻抗突增引发暂态失稳甚至系统振荡，其原因是上下级电网阻抗的不匹配；③系统短路水平增加，下级电网短路易超标；④网络结构不清晰，潮流转移特性复杂，增加了不可控的连锁故障风险；⑤增加了保护整定和二三道防线配置的困难。

从结构上看，电磁环网和同一电压等级元件构成的普通环网并无本质区别，最大的不同在于：电磁环网由于上下级电网阻抗和传输容量相差较大导致不均衡特性较为突出。而合理的且能充分发挥自身能力的电网一般结构特性较为均衡。随着电力系统的不断发展，电磁环网的形态愈加丰富和多样，有必要进行系统性分析，采取不同的应对策略。

根据电磁环网的结构强弱，电磁环网可分为以下几种类型：

1）典型弱环网

上、下级电网均薄弱的为典型弱环网，该结构的热稳定、暂/动态稳定较差，上级电网输电能力严重受限且不具备解环条件，与下文弱环Ⅰ型的共同点是上级通道故障后其潮流100%转移至下级电网。

2）弱环网Ⅰ型

上级电网薄弱（发展不完善）而下级电网相对坚强的可定义为弱环网Ⅰ型，其主要问题是上级电网故障后功率转移可能导致下级薄弱环节元件过载。

3）弱环网Ⅱ型

上级电网坚强而下级电网相对薄弱的可定义为弱环网Ⅱ型，上级电网的某一通道故障，潮流主要在上级电网内部转移，穿越下级电网的潮流较小，且系统阻抗没有显著增加，正常方式下运行风险较小，但在上级电网检修时可能存在典型弱环网的特性。

4）强环网

上、下级电网均坚强的为强环网，其解环的必要性往往源于网络规模偏大或过于复杂时短路水平控制要求和预防不可控的连锁故障风险，通过解环将电网结构清晰化、解耦化是有益的。

简单型电磁环网上、下输电通道之间存在直接的电磁耦合关系和明确的并联结构，一般出现在相邻上级变电站之间（两个电磁耦合点），具有明显的上级主干输电通道和下级并联输电通道，耦合点及潮流转移特性较为清晰，如典型弱环网和弱环网Ⅰ型。复杂型电磁环网一般属于隐性结构，上级通道故障后潮流向上、下多个通道转移，甚至不存在明显的上级主干通道，潮流转移特性复杂甚至隐蔽，有多个电磁耦合点，属于非典型电磁环。

典型的电磁环网一般涉及两个电压等级，500kV电网发展初期出现过500kV/220kV/110kV三级电磁环网，随着110kV电网的分片开环运行，这种情况基本消失，但是特高压电网建设过程中又出现了1000kV/500kV/220kV三级电磁环网，增加了电网运行的复杂性和风险。

作为环网的特例，电磁环网运行分析的重点在于评估主干输电元件或通道故障前后的网络阻抗特性变化及其对下级电网的影响。

上级输电线路/通道可定义为该电磁环网的主干通道（一般是与下级电网并联的上级通道中阻抗最小者），耦合度主要取决于主干通道故障后上、下级电网之间的阻抗差异，也在一定程度上反映了电磁环网的强弱，如典型弱环网和弱环网Ⅰ型的耦合度为100%，属于典型的强耦合电磁环。

电磁环网面临的普遍问题是主干通道故障后潮流转移导致下级电网过载。故障前上、下级电网元件潮流方向一致时，故障后下级元件潮流将增大，反之将减少甚至逆转，可分别定义为顺向和逆向潮流方式。针对实际电网的运行风险，以下因素需要重点关注：强耦合、大潮流、低裕度（顺向）。

由于上、下级电网的输电能力可相差3～6倍（如根据线型不同，500 kV 线路约为1600～3500MW，220kV线路约为200～700MW），对于强耦合的弱环网，一般受投资、廊道、站址、环保、短路水平等因素制约，通过增强下级电网来消除对上级电网输电能力的约束不经济甚至不可行，优先加强上级电网既能显著提升输电能力，也可为环网解环和结构优化创造条件。

如何补强或优化上级电网较强的电磁环网结构需具体分析，如：将解环的环网显然不宜再加强下级联络断面；已明确不解环的环网则应适当加强下级联络断面；耦合度较高的环网仍宜优先增强上级网络以解决主要矛盾；耦合度较低的强环网则应重点考虑控制短路水平、简化网络结构、优化潮流分布等。三级电磁环网和两级电磁环网的特性并无本质不同，但还需考虑以下运行风险。

存在失稳风险的电磁环网主要是承担大功率外送或向末端供电的强耦合型电磁环网，特别是典型弱环网。上级主干通道故障后仅剩下级输电通道，系统阻抗为故障前的数倍（如3～5倍），易导致功角失稳；另一方面受端失去主要支撑，易导致电压失稳。当上级电网存在两个及以上输电通道时，电磁环网的存在减小了系统整体阻抗，因而并不一定会对系统稳定产生负面影响，需要结合网络结构具体分析。

影响系统短路水平的主要因素为电源规模和网络阻抗，电磁环网的存在降低了系统短路阻抗，但未必是影响短路水平的决定性因素：对于下级电气距离较长、联系不够紧密的电网，电磁解环抑制系统短路水平的效果一般只有0.5～3.0kA；反之，对于下级电气联系非常紧密的电网，电磁解环抑制系统短路水平的效果可达3～6kA甚至更高，对于诸如两个500kV站中压侧短线直连的极端情况，解环后两站中压侧短路电流可下降10kA 以上。此外，电磁环网对于上级电网的短路水平影响较小。

消除电磁环网运行风险的根本措施是实施电网解环，比如110kV 电网基本为辐射+链式供电结构。然而，由于超高压电网输电容量大，对安全可靠性要求高，较长时期内电磁环网仍将大量存在，但将通过解环分片使其结构更加简单清晰。原则上一个分区内至少应有三台联变，且与外区至少有三回上级联络线（确保检修方式下的供电安全）。

上级两站直连的（或三站，取决于下级网络的紧密程度和供电范围）手拉手结构仍是电磁环网，但结构简单清晰，一般每站有两台主变为宜（主变过少影响供电能力，过多则中压侧短路水平易超标），可兼顾短路控制和供电能力等各方面的需求，但要求区内联络线具备足够的互供（功率交换）能力。若上级变电站不直连，则不再是电磁环网或是隐性电磁环网。

单站手拉手结构只有一个上级变电站，但出于短路控制要求将其中压侧母线分段运行，在形式上消除了电磁环网，但仍需考虑一台联变跳闸后下级电网的潮流转移控制。这种结构往往适用于供电区域相对较小的分区电网，否则可能会出现供电距离过长的情况；且考虑变电站全停风险，其供电可靠性相对较低。

馈供结构是电磁环网彻底打开的形式，不存在电磁耦合，缺点是降低了供电可靠性，特别是母线检修方式下需足够备用联络线支持以确保供电安全，适用于供电区域和规模较小的分区电网；由于下级变电站之间缺乏互供，可能需要更高的设备冗余。

实际电网中，馈供结构较为少见，且往往会发展成为其他供电结构。值得推荐的是单站背靠背型手拉手结构，即随着单站主变的增加，变电站中压侧母线分列运行，每个分站再与其他变电站母线分列运行后的分站形成手拉手结构，这既是出于短路控制的需要，也增加了网络结构调整的灵活性，对电网发展适应性也较好。

1.方式预控措施

实际电磁环网运行的主要问题是潮流转移和控制。对于非连锁故障，需控制上级通道故障后下级电网任一元件有功功率不超过安全值。近似认为故障前后的有功转移特性是线性的，主要由网络结构决定，对于连锁跳闸（包括故障后采取切线、切变等主动跳闸措施）的潮流控制，在线性假设下，可考虑利用叠加法求取方式预控限额。

由于实际有功潮流的转移特性并非完全线性，考虑连锁潮流转移后计算误差将逐步扩大，特别是当上级主干通道潮流变化范围大且下级元件与上级通道的输电能力级差过大时可能产生电网安全隐患。针对这种情况，一个折中且实施相对简便的方法是分档计算方式预控限额。

对于简单型电磁环网，潮流转移特性较易分析；对于复杂型特别是多耦合点的电磁环网，其潮流转移分析可结合上级通道故障后的潮流主转移路径进行：通过联变（耦合点）的下网功率变化可以分析得出潮流转移的主要分布，从而找出需重点进行潮流控制的下级电网元件，提高运行控制的效率。

2.基于解耦控制的安全稳定措施

除了切机和切负荷安全稳定措施外，实际运行中为以较小代价实现有效的潮流控制，提出了切线、切变的解列型（过渡性）特殊安全稳定措施，其核心思想是解耦控制，阻断连锁，均衡潮流，提升电网的整体稳定性，主要应用于大潮流、强耦合且结构较强的电磁环网中：由于主干通道故障后下级电网的潮流穿越较大，此时，常规安全稳定措施往往实施困难、效果不佳甚至引发新的稳定问题，而切除潮流转移的关键联络元件可以实现或近似实现上、下级电网的解耦或潮流分布的优化。