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摘要：随着地区电网负荷的发展，电网的短路容量越来越大，对网内电气设备的短路耐受电流水平也提出更高的要求。本文主要从电网结构的调整、设备参数的选择等方面，提出解决10kV短路电流水平过高的问题。
关键词：短路电流；变压器阻抗；电网接线
1.工程概况
某开发区规划建设1座220kV变电站，新建4台220kV，240MVA 三相三绕组有载调压变压器，220kV规划出线6回，110kV 12回，每台主变下带12回10kV出线，5组10Mvar并联电抗器。
根据电网规划设计，220kV变电站按以下输入条件设计：
1、220kV侧系统短路电流按44kA考虑。
2、主变压器容量为240/240/120MVA，三侧电压等级为220kV/110kV/10kV。
3、供电网络采用220kV变电站出10kV线路至开关站，开关站采用双花瓣接线，开关站出线至配电室。双花瓣由来自同一个变电站同一母线的两回馈线，通过4~6座开关站，手拉手环接成一个花瓣，如图1。
注：主变阻抗值：高-中：14%，高-低：64%，中-低：50%
由上表可以得出，如果220kV变电站10kV母线短路电流控制水平为25kA，配电网短路电流控制水平为25kA，主变压器采用国网通用设备即可满足要求。
开关站的设备采用环保气体型充气柜，短路电流承受能力采用25kA可满足要求。因传统市场的需求，环保气体型环网柜厂家主流产品为20kA，国内部分厂家已有25kA的设备，价格略高，部分合资厂家暂无抗短路能力为25kA的环保气体型环网柜。
2.2 220kV变电站10kV母线短路电流控制水平为25kA，配电网短路电流控制水平为20kA
如果将220kV变电站10kV母线短路电流控制水平为25kA，配电网短路电流控制水平为20kA，需要将10kV出线电缆线路阻抗值列入计算，变压器需选用高阻抗变压器（阻抗电压为：Uk1-2=14%；Uk1-3=64%；Uk2-3=50%），针对配电网双花瓣接线方式，对两回馈线电缆长度进行2个假定：
1．按两回馈线长度相等给出电缆长度的推荐值。
2．按1回长度假定为L，另一回假定为6L考虑，给出L的推荐值。
经过计算，对端开闭所两回进线电缆L长度均大于700m或者一回进线电缆线路长度大于600m，另一回大于3600米，则对端开闭所（用户）母线的短路电流水平控制在20kA以内。此方案的缺点是需要对配电网电缆长度提出要求，实施难度较大。
2.3 220kV变电站10kV母线短路电流控制水平为20kA，配电网短路电流控制水平为20kA
2.3.1 采用高阻抗变压器+干式空心限流电抗器
选用高阻抗变压器（阻抗电压为：Uk1-2=14%；Uk1-3=64%；Uk2-3=50%），同时装设限流电抗器（空心限流电抗器，4000A，8%）情况下，得出各种运行方式下的短路电流水平均能控制在20kA。
优点：短路电流在系统站内进行控制，无需在配电网变电站中进行控制措施。
缺点：（1）限流电抗器为干式空心电抗，空心电抗器周围有强磁场，户内布置需考虑使其远离变电站计算机监控和继电保护等电气二次弱电设备，防止发生电磁干扰事故，影响继电保护和微机的正常工作。同时需要考虑对钢结构建筑物的影响，安装设计时应满足电磁感应的距离要求。（2）干式空心电抗器故障率较高，难以满足40年的电气寿命要求。（3）建筑面积、占地面积等增加。
2.3.2 采用超高阻抗变压器（国网非标设备）
如果采用超高阻抗变压器限制低压侧短路电流，方式一：110kV侧按照4台变压器并列运行，变压器阻抗电压为：高-中：14%，高-低：80%，中-低：64%，可将变电站10kV母线短路电流控制为18.62kA。方式二：110kV侧按照2台变压器并列运行，变压器阻抗电压为：高-中：14%，高-低：74%，中-低：60%，可将变电站10kV母线短路电流控制为19.35kA。
以上高阻抗变压器均列未入国网设备采购目录，厂家未有成型产品，需要研发周期，因在主变器身内置限流电抗器，设备尺寸长度增加1.5-2米，变电站建筑面积、设备费用增加。
3.结论
（1）从运行方式限制10kV侧短路电流：110kV电网结构以链式接线，220kV变电站110kV侧采用单母线四（三）分段接线，可靠性高，为降低10kV短路电流，建议主变压器110kV侧最大运行方式按照2台变压器并列，有可能的情况下，按照主变压器110kV侧不并列运行。
（2）如220kV变电站10kV母线短路电流控制水平为25kA，配电网短路电流控制水平为25kA。需要在配电室采用抗短路能力为25kA的环网柜。目前，国内部分厂家已有25kA的设备，但部分合资厂家暂无抗短路能力为25kA的环保气体型环网柜。在设备招标时需要提出要求。
（3）如220kV变电站10kV母线短路电流控制水平为20kA，配电网短路电流控制水平为20kA。需要采用超高阻抗变压器（国网非标设备），国内主流厂家无生产经验，需要研发周期，设备费用略有增加。
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论文作者:代佩佩
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/28
标签：电流论文; 变电站论文; 变压器论文; 阻抗论文; 母线论文; 水平论文; 流电论文; 《河南电力》2018年14期论文;