隨筆之三電網(wǎng)短路電流問題及措施

1、隨筆之三-電網(wǎng)短路電流問題及措施嚴(yán)同6 個月前既然今天很有動力，那就寫一點吧，根據(jù)前面的提綱的話，隨想一和二要好好考慮下，所以先從隨想三開始吧，這部分暫時涉及不到非洲工程的實踐，因為非洲國家的短路電流問題不嚴(yán)重，是國內(nèi)一些工程和專題的總結(jié)。題圖為東京電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖和500kv新豐州地下變，東京電網(wǎng)短路電流問題相當(dāng)嚴(yán)重。所謂短路電流，是電力系統(tǒng)設(shè)計里的一個重要參數(shù)值， 指的是電力系統(tǒng)在規(guī)定的運行方式下，關(guān)注點發(fā)生短路時的電流。它其實是一個矛盾值，它既反映了電力系統(tǒng)互相聯(lián)系的緊密程度和穩(wěn)定性（短路時，與關(guān)注點任一聯(lián)絡(luò)線都會為這點貢獻(xiàn)短路電流 ），也反映了該點發(fā)生短路時，短路電流的大小。短路容量小，系統(tǒng)

2、不穩(wěn)定，聯(lián)絡(luò)不強；短路容量大，短路電流超標(biāo)，設(shè)備代價昂貴，控制措施復(fù)雜。目前在電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)越來越緊密的今天，短路電流超標(biāo)是一個非常大的問題，是電力系統(tǒng)分析計算，方案設(shè)計的重要約束條件。（短路電流是電網(wǎng)設(shè)備選型基本條件：主要是斷路器遮斷電流，220kv目前主流為50ka，500kv主流為63ka，短路電流超出遮斷容量意味著安全隱患，故電網(wǎng)短路電流數(shù)據(jù)的提高意味著不滿足要求的設(shè)備要予以更換，不僅造成電網(wǎng)投資的重大浪費，而且危及電網(wǎng)的安全運行）一、短路電流的影響因素 發(fā)電機對短路電流的影響根據(jù)相關(guān)計算和研究，300mw、600mw機組接入220kv系統(tǒng)，對附近母線提供的短路電流分別為2ka、4ka；60

3、0mw機組接入500kv系統(tǒng)對附近母線提供的短路電流為2ka。下圖為某1000mw機組接入某500kv系統(tǒng)后對短路電流的影響。 降壓變對短路電流的影響1）不同短路阻抗的500kv降壓變對220kv側(cè)短路電流的影響若將2臺短路阻抗均為12%的變壓器換成短路阻抗為15%的并列運行，則其對220kv母線提供的短路電流將降低35ka；若換成短路阻抗為20%的并列運行，則可降低 7 11ka。新建或擴(kuò)建的500kv變電站選擇高阻抗變壓器可有效降低220kv短路電流。（高阻抗壞處在于網(wǎng)損大，運行效率滴）2）不同主變配置（短路阻抗為15%）對220kv側(cè)短路電流的影響當(dāng)500kv側(cè)短路電流為60ka時，3臺

4、750mva、3臺1000mva、3臺1200mva主變并列運行時向其220kv側(cè)提供的短路電流分別達(dá)到29ka、35.8ka、40.7ka；四臺可分別達(dá)到36.7ka、45ka、50.6ka。所以在一座500kv變電站有34臺主變后一般考慮分母降低其220kv側(cè)短路電流 。（下表為實際工程中計算分析得出）二、降低短路電流的措施 500kv層面短路電流解決措施1）變電站母線分段運行。不同變電站出線連接于不同母線上，減少線路之間的電氣聯(lián)絡(luò)，目前實際生產(chǎn)過程中經(jīng)常采用此種措施限制短路電流，效果較好，但分母運行帶來的是供電可靠性的降低，需權(quán)衡考慮。以下即為荊門特高壓500kv側(cè)分母運行方案，效果很好

5、，但由于影響可靠性，且特高壓安全非常敏感，所以一直不能實施。2）線路加裝串聯(lián)電抗器。舉例說明：8的串聯(lián)電抗器阻抗標(biāo)幺值為0.0032，相當(dāng)于50km導(dǎo)線型號為4lgj-500的線路，拉長電氣聯(lián)絡(luò)，降低短路電流 。 這個措施目前在上海的500kv黃渡-泗涇線路已經(jīng)實施，三峽近區(qū)的一些重要線路也將實施此類工程，其中有項可研為本人負(fù)責(zé)，也去500kv泗涇變考察過，感覺這個措施屬于治根不治本，可以滿足階段性要求，但存在很多問題，比如會增加網(wǎng)損，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且無功的需求也會增加，特別是考慮n-1的時候。3）500kv網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這類措施不太好深入探討，依賴于實際情況和分析計算。 220kv

6、層面短路電流解決措施1）分區(qū)分片運行。分片分區(qū)是降低短路電流最直接、最有效的措施。以北京電網(wǎng)為例：主要以23個500kv變電站的一段220kv母線為中心，將220kv電網(wǎng)劃分為幾個區(qū)，形成以相鄰的500kv變電站的220kv母線為供電中心的雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，各分區(qū)電網(wǎng)之間在正常方式下相對獨立，各分區(qū)220kv電力可互相支援，滿足500kv主變和220kv線路穩(wěn)態(tài)n-1、n-2的要求。 上海電網(wǎng)思路與此不同。2）其他措施。比如高阻抗設(shè)備，線路調(diào)整，220kv分母運行等，也是有效手段，但是不如分區(qū)分片運行，來的根本，所以電網(wǎng)220kv層面分區(qū)分片運行及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化，是限制短路電流的根本措施，也是目前

7、各個省公司重點開展的工程依據(jù)。三、國外限制短路電流的措施 三相短路電流 ：短路電流水平較高的國家如德國、法國等都采取了在發(fā)生故障時快速解列，將母線分段來限制短路電流值。母線解列措施雖然簡單易行而且效果顯著，但一般只在必要時才采用，因為它可能降低系統(tǒng)的安全裕度，限制運行操作和事故處理的靈活性。國內(nèi)比較注重安全，所以用的不多，其實也就是一個思路的問題，個人覺得是比較不錯的措施。 單相短路電流 ： 單相接地短路電流的大小，主要和系統(tǒng)中性點接地方式及回路的零序阻抗有關(guān)。 法國采用變壓器中性點經(jīng)小電抗接地的方式，德國不采用自耦變壓器作為系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)用來限制單相短路。 有些國家110kv 及以上電壓電網(wǎng)中的變壓器中性點全部直接接地，造成系統(tǒng)的單相接地短路電流大于其三相短路電流，如英國、俄羅斯都是。還有一些國家如美國在有些電力系統(tǒng)中將系統(tǒng)內(nèi)一部分大容量的y/y/( 500/230/35kv)自耦變壓器的側(cè)開口運行以增加變壓器的零序阻抗。但不少國家則認(rèn)為這樣作對運行不利。葛洲壩大江電站的發(fā)電機變壓器組主變壓器500kv側(cè)