（浙江菲达脱硫工程有限公司 浙江杭州 311200）
摘要：在经济发展的推动下社会用电量持续攀升，电网规模日趋庞大，各地区电网间的互联程度愈加紧密，大量送入电流所造成的短路电流超标问题日益突出。针对电网短路电流超标情况越来越严重的问题,分析可降低短路电流的措施及其优缺点,通过实际案例介绍降低短路电流的具体方法,提出抑制系统短路电路超标问题的建议。
关键词：电网；短路电流；限制措施
1降低短路电流措施及其缺点分析
1.1从运行方式上解决
1.1.1电磁环网解环
优点:可整体降低整个地区220kV系统单相及三相短路电流水平,分区供电网络结构清晰,系统安全稳定水平提高。
缺点:需要停运线路,电网结构变化较大,解环后形成单电源站需建设相应的补强工程。
1.1.2母线分裂运行
优点:可大幅降低变电站及周围相邻变电站220kV系统单相及三相短路电流水平,不需要停运线路。
缺点:分裂运行后主变负荷分配不均,增加站内一、二次设备,运行方式灵活性差。
1.1.33/2接线变电站元件出串运行
优点:措施实施简单,不需增加一、二次设备。
缺点:改变网架结构,影响系统潮流分布。
1.1.43/2接线变电站断开中间断路器
优点:措施实施简单,不破坏网架结构,不需增加一、二次设备。
缺点:短路电流降低值较小,此外发挥不出3/2接线方式可靠性高的优势。
1.1.5停运线路
优点:措施实施简单,不需增加一、二次设备。
缺点:改变网架结构,影响系统潮流分布,降低供电可靠性。
1.2从设备选型或设备改造解决
1.2.1更换断路器
优点:不改变电网结构。
缺点:更换期间需电网配合停电,风险较大,且目前断路器开断短路电流能力有上限,500kV断路器一般为63kA,220kV断路器为50kA,措施具有局限性。
1.2.2线路加装串抗
优点:不破坏网架结构,不改变变电站接线方式。
缺点:高压大容量串抗造价较高,且需一定占地面积,增加线路故障概率,增加设备维护工作量。
1.2.3主变压器中性点加装小电抗
优点:可降低系统单相短路电流水平,装设简单,成本较低。
缺点:无法降低三相短路电流水平。
1.2.4采用高阻抗变压器
优点:可同时降低系统三相、单相短路电流水平,不改变电网结构。
缺点:经济性较差,设备损耗高。
经校核,220kV母线分裂运行后,沧西变电站潮流分布基本合理,N-1方式下不存在过负荷或电压越限的厂站,满足运行要求。
2.2降低广元变电站短路电流措施
随着广元至王段双回线路投产后,广元变电站 220kV 母线短路电流达到 51.0kA ,超过断路器遮断容量。
由于广元 220kV 仅有 6 回出线,不宜分裂运行,邯邢解环条件也尚不具备,采用了将 220kV 彭村-北张线路断备的措施,降低广元变电站短路电流。
经校核, 220kV 彭张线断备后,潮流分布基本合理,N -1 方式下不存在过负荷或电压越限的厂站,邢台电网的供电可靠性并没有显著降低。
3抑制系统短路电路超标问题的建议
3.1加快特高压建设形成更高电压等级网络
当电网发展到一定的水平时,负荷密度越来越大,系统联系越来越紧密,其短路电流水平将不断升高。一定的负荷密度,一定的传输能力需求,需相应的电压等级与之相适应,河北南网目前500kV电网快速发展阶段,短路电流水平呈逐年上升趋势,也即将面临短路电流超标的问题,通过特高压网络的建设,可优化500kV系统结构,降低500kV系统短路电流水平。
3.2优化电网结构实施分区供电
合理的电网结构是降低电网短路电流水平的根本出路,合理的电网结构应是兼顾系统的稳定水平、输送能力、可靠性水平、短路电流水平和经济运行等因素的总体优化方案。目前石家庄、保定内部环网变电站短路电流水平面临超标。因此,应尽快研究石家庄、保定内部环网的解环方案,从根本上降低区域220kV系统短路电流水平。
3.3合理安排电源接入方式
合理的电源接入方式应该是分散接入,分散接入包括两方面要求:根据电网要求接入不同的电压等级;分散接入不同的变电站。大容量的电源一般应接入电网的最高电压等级电网中,但是,对于负荷中心而言,接入一定比例的电源,不仅可以减少不必要的变电容量,也可以提供充足的动态无功储备,防止局部电压崩溃。在今后的电厂接入规划中,应尽量避免将电厂接入环网,特别是负荷中心的环网,同时应避免多个电厂集中接入单个变电站或集中区域,如石家庄西部、邯郸西部地区,降低系统短路电流水平。
3.4更换更高开断容量断路器
短路电流超标导致现有断路器开断能力不足，提高断路器的遮断容量是一种对电网的运行特性无影响的最为简单直接的解决办法。对于投运较早的部分变电站，开关设备开断能力较低，通过改造能在短期内有效解决短路电流超标问题。但即使将所有设备更换，仍然会有部分站点短路电流超标。尽管国外部分厂家具备生产遮断容量高达80kA断路器的能力，但实际使用数量还非常少，其安全可靠性有待实践检验。另外，其价格接近于63kA断路器的2倍，还有可能涉及变电站内大量现有设备的改造或更换，由此引发较大的经济费用。因而，单纯指望提升断路器的遮断容量来解决短路电流过大的问题是不切实际的。
结语
电网规划将是从源头上主动应对短路电流超标问题的最根本、最有效的控制方法。短路电流的控制作为一项系统工程，应该从电网规划的角度，合理平衡电网的短路容量和输电容量，结合运行方式、设备制造和安装等进行综合分析及选择，优化配置各种限流措施以产生最佳综合效益。
参考文献
[1]宋晓博.短路电流限制措施的选择和限制器的优化配置[D].杭州：浙江大学，2013．
[2]于会泉.电网短路电流限制措施的优化配置研究[D].北京：华北电力大学，2011．
论文作者:莫佳波,王海欢
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
标签：电流论文; 电网论文; 变电站论文; 断路器论文; 水平论文; 措施论文; 广元论文; 《电力设备》2017年第14期论文;