浅谈10kV配电网络短路电流实用计算及应用

浅谈10kV配电网络短路电流实用计算及应用

黄茜

黄茜HuangQian（成都电业局，成都610000）

（ChengduElectricPowerBureau，Chengdu610000，China）

摘要：本文介绍了配电网络短路电流的实用计算方法，通过简单易懂的算法结合系统中的设备和假设数据进行短路电流的计算和分析，为正确选择接线方式、调整运行方式等工作提供相关依据，以防止因短路电流过大对系统和用户设备造成危害。

Abstract:Thepaperintroducesthepracticalalgorithmofshort-circuitcurrentindistributionnetwork.Thecalculationandanalysisofshort-circuitcurrentbyeasycalculationmethodandcombinedwiththeequipmentandassumptionsdataofsystemcanproviderelatedbasisforcorrectlychoosingwiringway,adjustingtheoperationmodeandotherjobs,topreventthedamageofshort-circuitandexcessivecurrenttotheequipmentofuser.

关键词：配电网络；短路电流计算；继电保护

Keywords:distributionnetwork；short-circuitcurrentcalculation；relayprotection

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）10-0165-01

1绪论

1.1短路电流计算的目的和意义短路电流计算是电力系统三大计算之一，在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算。随着电力系统的发展，电网容量逐渐增加，电网结构也逐渐加强，环网增多，负荷水平和负荷密度也快速增长，同时也伴随着系统短路电流的迅速增长，四川电网短路容量超标问题也将会日益凸现。由于电网系统阻抗的减小，尤其是当前成都电网中110kV变电站多为大容量变压器（两圈变，容量达到31.5MVA以上），导致了10kV系统短路电流的增大。以前城区供电系统采用的变压器多台并列运行的方式也增大了短路电流。大的短路电流热效应和电动力对10kV一次设备将造成巨大的破坏，后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。

1.2本文主要工作近年来成都地区负荷增长十分迅速，电网的容量也日益扩大、结构加强、环网增多，因此10kV配电网络侧短路电流迅速增长。目前成都电网220kV变电站的10kV侧母线最大短路电流（将220kV电网视为无穷大）个别站已经达到50kA以上，其余在20kA至30kA之间；110kV变电站的10kV母线最大短路电流水平在8kA至36kA之间，很多110kV变电站的理论最大短路电流值已达30kA以上。本文通过较为简易的算法举例求解某个变电站10kV出线侧的短路电流值，或计算相关设备的短路容量。根据计算结果可对电网一次设备的遮断容量、抗短路能力进行分析，便于调整运行方式，选择接线方式等，防止因短路电流过大对系统和用户设备造成危害。

2配电网络短路电流实用计算及应用

由于近年短路电流的急剧增加，已经造成在某些运行方式下，变电站如断路器等保护电器的遮断容量不能适应系统发展要求，这样就需要通过计算在不同的系统运行方式和变电站运行方式下10kV母线出口侧三相短路电流及短路容量，校验设备的遮断容量能否承受实际短路故障，能否具备同等的抗短路能力。同时可根据结果调整运行方式，选择接线方式等。以成都110kV和平街变电站为例：110kV和平街变电站主变规模为2×50MVA，供10kV电网变电容量100MVA；现状共有10kV出线间隔24个，共出线19回。通过计算平街变电站10kV母线出口侧，如909开关处三相短路，计算在不同的系统运行方式和变电站运行方式下该处的短路电流，以便用于校验909开关的遮断容量能否承受短路故障，同时可根据结果调整变电站运行方式。电力系统的运行方式分为大方式和小方式。所谓系统最大运行方式是指对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式，称之为系统最大运行方式。系统最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式，称之为系统最小运行方式。对于变电站运行方式分为变压器分列运行和并列运行。变压器分列运行指10kV母线发生故障，短路电流只流过一台变压器，即930开关处于分闸状态。变压器并列运行则是10kV母线发生故障，短路电流流过两台变压器，即930开关处于合闸状态。不同条件下909开关处三相短路的短路电流计算：

2.1系统运行方式：大方式；变电站运行方式：变压器并列运行

110kV和平街变电站最大运行方式下，两台主变并列运行的10kV母线归算阻抗X*=0.1567

（注：本文中所采用的变电站大小方式下的10kV母线归算阻抗均是为了方便本文计算的假设值，并不代表真实数值。）

2.2系统运行方式：大方式；变电站运行方式：变压器分列运行

110kV和平街变电站最大运行方式下，两台主变分列运行的10kV母线归算阻抗X*=0.26165

2.3系统运行方式：小方式；变电站运行方式：变压器分列运行

110kV和平街变电站最小运行方式下，两台主变分列运行的10kV母线归算阻抗X*=0.3938

通过以上三个结果可以看出，当两台主变并列运行，并且在系统为大方式的运行状态下，909开关DZN（VK-12）处的短路电流已经超过开关本身的固有开断电流31.5kA。实际工作中，由于需要考虑停电、投资、相关设备匹配等因数，在暂不能更换为开断电流为40kA的断路器的前提下，为了确保设备和系统的安全运行，需将该变电站运行方式调整为变压器低压侧分列运行，即所谓“母线硬分段”接线方式，以躲避大短路电流，但这样可能会降低主接线的供电可靠性和灵活性。

参考文献：

[1]何仰赞，温增银，汪馥英，周勤慧.电力系统分析[M].武汉：华中理工大学出版社，1993.30.

[2]周荣光.电力系统故障分析[M].北京：清华大学出版社，1988.

[3]西安交通大学等.电力系统计算[M].水利电力出版社，1978.