智能电网基础（八）电网短路电流

　　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220kV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。

       220kV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=0.33~0.37，取0.8~0.85，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（0.6~0.7）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6.9~7.4kA左右，总量为1800MW规模的电厂接入220kV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（0.18~0.27）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2～3kA之间。相对于500kV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2~4台时，此分区供电能力约为4400～4700MW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。