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1、北极星配售电网讯:坚强智能电网并不是说智能电网就一直可以正常运行，不会发生问题。智能电网之所以智能其中一个原因就是可以自动判断并隔离故障。保证正常供电的情况下再由电力工人前去处理，那么电网中常见的短路故障是怎么回事呢.所谓短路电流，是电力系统设计里的一个重要参数值，指的是电力系统在规定的运行方式下，关注点发生短路时的电流。它其实是一个矛盾值，它既反映了电力系统互相联系的紧密程度和稳定性(短路时，与关注点任一联络线都会为这点贡献短路电流)，也反映了该点发生短路时，短路电流的大小。短路容量小，系统不稳定，联络不强;短路容量大，短路电流超标，设备代价昂贵，控制措施复杂。目前在电网联络越来越紧密的今天
2、，短路电流超标是一个非常大的问题，是电力系统分析计算，方案设计的重要约束条件。(短路电流是电网设备选型基本条件：主要是断路器遮断电流，220kV目前主流为50kA，500kV主流为63kA，短路电流超出遮断容量意味着安全隐患，故电网短路电流数据的提高意味着不满足要求的设备要予以更换，不仅造成电网投资的重大浪费，而且危及电网的安全运行)一、短路电流的影响因素发电机对短路电流的影响根据相关计算和研究，300MW、600MW机组接入220kV系统，对附近母线提供的短路电流分别为2kA、4kA;600MW机组接入500kV系统对附近母线提供的短路电流为2kA。下图为某1000MW机组接入某500kV系
3、统后对短路电流的影响。降压变对短路电流的影响1)不同短路阻抗的500kV降压变对220kV侧短路电流的影响若将2台短路阻抗均为12%的变压器换成短路阻抗为15%的并列运行，则其对220kV母线提供的短路电流将降低35kA;若换成短路阻抗为20%的并列运行，则可降低711kA。新建或扩建的500kV变电站选择高阻抗变压器可有效降低220kV短路电流。(高阻抗坏处在于网损大，运行效率滴)2)不同主变配置(短路阻抗为15%)对220kV侧短路电流的影响当500kV侧短路电流为60kA时，3台750MVA、3台1000MVA、3台1200MVA主变并列运行时向其220kV侧提供的短路电流分别达到29k
4、A、35.8kA、40.7KA;四台可分别达到36.7kA、45kA、50.6kA。所以在一座500kV变电站有34台主变后一般考虑分母降低其220kV侧短路电流。(下表为实际工程中计算分析得出)二、降低短路电流的措施500kV层面短路电流解决措施1)变电站母线分段运行。不同变电站出线连接于不同母线上，减少线路之间的电气联络，目前实际生产过程中经常采用此种措施限制短路电流，效果较好，但分母运行带来的是供电可靠性的降低，需权衡考虑。以下即为荆门特高压500kV侧分母运行方案，效果很好，但由于影响可靠性，且特高压安全非常敏感，所以一直不能实施。2)线路加装串联电抗器。举例说明：8的串联电抗器阻抗标
5、幺值为0.0032，相当于50km导线型号为4LGJ-500的线路，拉长电气联络，降低短路电流。这个措施目前在上海的500kV黄渡-泗泾线路已经实施，三峡近区的一些重要线路也将实施此类工程，其中有项可研为本人负责，也去500kV泗泾变考察过，感觉这个措施属于治根不治本，可以满足阶段性要求，但存在很多问题，比如会增加网损，还会降低系统的稳定性，而且无功的需求也会增加，特别是考虑N-1的时候。3)500kV网络结构优化，这类措施不太好深入探讨，依赖于实际情况和分析计算。220kV层面短路电流解决措施1)分区分片运行。分片分区是降低短路电流最直接、最有效的措施。以北京电网为例：主要以23个500kV
6、变电站的一段220kV母线为中心，将220kV电网划分为几个区，形成以相邻的500kV变电站的220kV母线为供电中心的双环网结构，各分区电网之间在正常方式下相对独立，各分区220kV电力可互相支援，满足500kV主变和220kV线路稳态N-1、N-2的要求。上海电网思路与此不同。2)其他措施。比如高阻抗设备，线路调整，220kV分母运行等，也是有效手段，但是不如分区分片运行，来的根本，所以电网220kV层面分区分片运行及相关网络分析优化，是限制短路电流的根本措施，也是目前各个省公司重点开展的工程依据。三、国外限制短路电流的措施三相短路电流：短路电流水平较高的国家如德国、法国等都采取了在发生故
7、障时快速解列，将母线分段来限制短路电流值。母线解列措施虽然简单易行而且效果显著，但一般只在必要时才采用，因为它可能降低系统的安全裕度，限制运行操作和事故处理的灵活性。国内比较注重安全，所以用的不多，其实也就是一个思路的问题，个人觉得是比较不错的措施。单相短路电流：单相接地短路电流的大小，主要和系统中性点接地方式及回路的零序阻抗有关。法国采用变压器中性点经小电抗接地的方式，德国不采用自耦变压器作为系统联络用来限制单相短路。有些国家110kV及以上电压电网中的变压器中性点全部直接接地，造成系统的单相接地短路电流大于其三相短路电流，如英国、俄罗斯都是。还有一些国家如美国在有些电力系统中将系统内一部分
8、大容量的Y/Y/(500/230/35kV)自耦变压器的侧开口运行以增加变压器的零序阻抗。但不少国家则认为这样作对运行不利。葛洲坝大江电站的发电机变压器组主变压器500kV侧中性点设计安装了经小电抗接地，既解决了单相接地短路电流过大的问题也解决了水电厂机组多，运行方式变化大，系统接地短路电流变化过大，使接地保护整定困难的问题。四、短路电流与分区供电详述比较详细的计算分析过程总结。模型和假定对于“独立分区”电网，可以简单的以下图来模拟。线路XL代表地方电厂至分区500kV变电站的等值线路;S1.S4代表500kV变电站中配置同类型或者不同类型的变压器。对于“互联分区”电网，可以用下图的电网结构来
9、模拟。图中元件的意义与上图相同。假定条件：1)主变变比525kV/242kV/35kV;2)根据目前设备的制造能力，新建变电站远景短路电流水平，500kV母线按照63kA控制，220kV母线按照50kA控制;3)变电站单台变压器的最大容量，并列运行的变压器台数，应使220kV母线短路容量不超过允许值;4)由于主变并列运行时500kV母线和220kV母线的短路电流只受主变高中压短路电压百分比的影响，仅就主变高中压侧短路电压百分比进行分析。5)由于电网中电阻远小于电抗，忽略电网和主变中电阻的影响。6)由于220kV母线两相接地短路电流水平一般相对较低，而单相接地短路电流水平可以通过在主变中性点加装
10、小电抗使其降低到与三相短路电流相近，因此下面仅对变电站母线三相短路进行分析。7)所取500kV主变高中侧短路电压百分比均在国内目前适用的范围内，均不超过20%。变压器的短路电压百分比超过20%会产生两个弊端，首先是无功电压平衡和电压稳定问题，其次是暂态稳定问题。220kV母线短路电流计算模型500kV变电站的220kV母线短路电流主要由两部分组成：500kV系统通过变压器向220kV母线注入的短路电流(简称500kV短路电流分量)和220kV电网注入变电站220kV母线的最大短路电流分量(简称“220kV短路电流分量”)。在分区电网中，在图61所示的元件参数下，500kV系统通过变压器向220
11、kV母线B242注入的短路电流为：由上式可见，500kV系统通过变压器注入220kV系统的短路电流和500kV系统的短路容量、变压器的容量和短路电压百分比有关。220kV短路电流分量主要与220kV地方电厂的容量、接入方式、电网结构等有关。500kV系统提供的短路电流分析假设变电站中的变压器均为同类型，下表给出了不同容量配置的变压器在500kV系统注入短路电流不同时，注入220kV母线的短路电流值(其中容量为750MVA、1000MVA、1500MVA的变压器短路电压百分比分别取为12%、16%、19%)由此可见，变压器容量越大，每100MVA变电容量向220kV母线提供短路电流越小。220k
12、V独立分区电源配置及供电能力以500kV短路电流分量为限制，计算220kV短路电流分量的最大值，从而推导220kV独立分区的电源配置。220kV独立分区的供电能力等于500kV变电站的供电能力与220kV地方电厂供电能力之和。1)地方电厂提供给220kV母线的短路电流在220kV独立分区中，根据图1所示的电厂和升压变参数下，地方电厂提供给分区母线B242的短路电流如下式：不同容量机组接入500kV变电站对其220kV母线的短路电流贡献。(当机组容量为600MW时，Xd”取0.2，其他容量的机组Xd”取0.16，升压变短路电压百分比全部选择为17%，即Xd”+Uk=0.330.37，取0.80.
13、85，电厂连接500kV变电站220kV母线的等值220kV线路长为50km，导线型号为LGJ-2*630。)(1)电厂对500kV变220kV母线的短路电流贡献约为(0.60.7)kA/100MW左右。(2)一台300MVA机组接入系统，可提供2.1kA左右的短路电流分量;一台400MVA机组接入系统，可提供2.5kA左右的短路电流分量;一台600MW机组接入220kV系统，可提供3.8kA左右的短路电流分量。(3)机组容量在300MW及以上，总量为1200MW规模的电厂接入220kV电网，可能给220kV系统提供的短路电流水平为6.97.4kA左右，总量为1800MW规模的电厂接入220k
14、V电网，可能提供的短路电流水平约为12.4kA。(4)地方电厂接入500kV变电站的等值距离越远，提供短路电流越小，反之越大。2)地方电厂提供给500kV母线的短路电流在220kV完全分区中，地方电厂提供给500kV母线的短路电流如下：不同容量机组按50km线路接入500kV变电站时对其500kV母线短路电流贡献估算。1)经过计算，220kV电厂接入系统后注入500kV侧的短路电流远小于其注入220kV母线的短路电流，约为(0.180.27)kA/100MW左右;2)机组容量总量为1200MW及以上规模的电厂接入220kV系统，提供给500kV母线的短路电流水平为23kA之间。相对于500kV
15、电网注入500kV侧的短路电流而言，接入220kV的电厂机组对500kV侧的短路容量影响甚微。3)同样，地方电厂接入500kV变电站的等值距离越远，其提供的短路电流越小，反之越大;而若电厂的规模越大，其提供的短路电流越大，反之越小。2)供电能力分析220kV独立分区供电能力的大小取决于分区内500kV变电站主变的运行情况(并列运行或分列运行)、500kV变电站500kV母线的短路电流水平、分区内的电厂容量和分区电网的网络接线。采用750MVA主变时：一般来说，变电站的变压器考虑1.3倍的过载能力，变电站只考虑配置同类型的变压器，且系统具备在变压器允许过载时间内使方式调整至变压器不过载。当分区电
16、网的500kV变压器选择单台容量为750MVA，短路电压百分比为12%，主变台数为24台时，此分区供电能力约为44004700MW左右，且分区负荷转移能力随着变压器台数的增加呈正比增加。采用1000MVA主变时：因此，当分区500kV变选择短路电压百分比为16%，单台容量1000MVA的主变时：(1)当变电站主变台数为24台时，分区供电能力约为50005400MW左右，且分区负荷转移能力随着变压器台数的增加呈正比增加。(2)从运行角度出发，分区电源容量不宜超过4000MW，否则会因机组提供的短路电流过大，导致分区在只有两台500kV主变的情况下，500kV变电站220kV被迫分母运行，降低了供电可靠性和运行灵活性
