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(gè)月前既然今天很有動(dòng)力，那就寫一點(diǎn)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(shí)涉及不到非洲工程的實(shí)踐，因?yàn)榉侵迖业亩搪冯娏鲉栴}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(jì)里的一個(gè)重要參數(shù)值， 指的是電力系統(tǒng)在規(guī)定的運(yùn)行方式下，關(guān)注點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的電流。它其實(shí)是一個(gè)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(shí)，與關(guān)注點(diǎn)任一聯(lián)絡(luò)線都會(huì)為這點(diǎn)貢獻(xiàn)短路電流 ），也反映了該點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，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(qiáng)；短路容量大，短路電流超標(biāo)，設(shè)備代價(jià)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(gè)非常大的問題，是電力系統(tǒng)分析計(jì)算，方案設(shè)計(jì)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(fèi)，而且危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行）一、短路電流的影響因素 發(fā)電機(jī)對(duì)短路電流的影響根據(jù)相關(guān)計(jì)算和研究，300mw、600mw機(jī)組接入220kv系統(tǒng)，對(duì)附近母線提供的短路電流分別為2ka、4ka；60

3、0mw機(jī)組接入500kv系統(tǒng)對(duì)附近母線提供的短路電流為2ka。下圖為某1000mw機(jī)組接入某500kv系統(tǒng)后對(duì)短路電流的影響。 降壓變對(duì)短路電流的影響1）不同短路阻抗的500kv降壓變對(duì)220kv側(cè)短路電流的影響若將2臺(tái)短路阻抗均為12%的變壓器換成短路阻抗為15%的并列運(yùn)行，則其對(duì)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(yùn)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(yùn)行效率滴）2）不同主變配置（短路阻抗為15%）對(duì)220kv側(cè)短路電流的影響當(dāng)500kv側(cè)短路電流為60ka時(shí)，3臺(tái)

4、750mva、3臺(tái)1000mva、3臺(tái)1200mva主變并列運(yùn)行時(shí)向其220kv側(cè)提供的短路電流分別達(dá)到29ka、35.8ka、40.7ka；四臺(tái)可分別達(dá)到36.7ka、45ka、50.6ka。所以在一座500kv變電站有34臺(tái)主變后一般考慮分母降低其220kv側(cè)短路電流 。（下表為實(shí)際工程中計(jì)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(yùn)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(shí)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(hào)為4lgj-500的線路，拉長電氣聯(lián)絡(luò)，降低短路電流 。 這個(gè)措施目前在上海的500kv黃渡-泗涇線路已經(jīng)實(shí)施，三峽近區(qū)的一些重要線路也將實(shí)施此類工程，其中有項(xiàng)可研為本人負(fù)責(zé)，也去500kv泗涇變考察過，感覺這個(gè)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(huì)增加網(wǎng)損，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且無功的需求也會(huì)增加，特別是考慮n-1的時(shí)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(shí)際情況和分析計(jì)算。 220kv

6、層面短路電流解決措施1）分區(qū)分片運(yùn)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(gè)500kv變電站的一段220kv母線為中心，將220kv電網(wǎng)劃分為幾個(gè)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(duì)獨(dú)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(yùn)行等，也是有效手段，但是不如分區(qū)分片運(yùn)行，來的根本，所以電網(wǎng)220kv層面分區(qū)分片運(yùn)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(gè)省公司重點(diǎn)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(shí)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(jiǎn)單易行而且效果顯著，但一般只在必要時(shí)才采用，因?yàn)樗赡芙档拖到y(tǒng)的安全裕度，限制運(yùn)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(shí)也就是一個(gè)思路的問題，個(gè)人覺得是比較不錯(cuò)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(duì)運(yùn)行不利。葛洲壩大江電站的發(fā)電機(jī)變壓器組主變壓器500kv側(cè)