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1、國內(nèi)電網(wǎng)短路電流限制措施分析侯國柱1計(jì)偉2費(fèi)雪萍2（1.北方工業(yè)大學(xué)，北京100144；2.內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010020）摘要：詳細(xì)介紹了國內(nèi)限制電網(wǎng)短路電流的各種措施，對(duì)它們的特點(diǎn)、適用場合進(jìn)行了歸納和總結(jié)，可為實(shí)際工程提供參考。..關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；短路電流；限流措施1限制短路電流的必要性隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地區(qū)對(duì)電力的需求不斷增加，電網(wǎng)負(fù)荷隨之加大，因此對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模也進(jìn)一步提出了新的要求。目前最為常見的電網(wǎng)建設(shè)是500kV的主網(wǎng)建設(shè)和220kV的配網(wǎng)建設(shè)，正是這兩類電網(wǎng)使得
2、電網(wǎng)輸送能力得以進(jìn)一步提高，隨之也帶來了另外一些優(yōu)勢(shì)，例如：之前由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)松散稀疏引起的類似暫態(tài)穩(wěn)定等的問題都得到了有力的改善。但是，這也導(dǎo)致了新的問題：電網(wǎng)短路容量隨著電網(wǎng)發(fā)展逐年呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。目前而言，如何在電網(wǎng)迅速發(fā)展的大環(huán)境下有效控制短路電流的增長，逐漸成為電網(wǎng)控制管理部門面臨的決策性命題。一方面，由于不斷有新的電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)和投入運(yùn)行，一些區(qū)域內(nèi)220kV側(cè)的短路電流逐漸出現(xiàn)超過遮斷容量的趨勢(shì)；另一方面，有些來自500kV變電站的單相短路電流也開始出現(xiàn)超標(biāo)的情況。這兩類超標(biāo)問題嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的穩(wěn)定有序運(yùn)
3、行，因此采取有效措施進(jìn)一步限制短路電流勢(shì)在必行。2國內(nèi)限制短路電流的主要措施要想系統(tǒng)地控制短路電流是一項(xiàng)浩大的工程，就目前而言，國內(nèi)外的電力系統(tǒng)通常采取的限制短路電流措施通常都是從如下三個(gè)角度考慮的，分別為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、限流設(shè)備以及運(yùn)行方式。國內(nèi)目前表現(xiàn)最為成熟而且執(zhí)行力最好的限制短路電流措施是提升電壓等級(jí)，進(jìn)而使低一級(jí)電網(wǎng)分層分區(qū)運(yùn)行。另外還有如下常用措施：提高斷路器遮斷容量、變電站母線分段運(yùn)行等。2.1通過提升電壓等級(jí)限制短路電流一般來說，在高一級(jí)電壓等級(jí)的電網(wǎng)形成以后，既可對(duì)原有電壓等級(jí)的電網(wǎng)分層分區(qū)，分成幾個(gè)
4、區(qū)域之后進(jìn)一步接入高一級(jí)電網(wǎng)。通常，大容量機(jī)組如果能直接接入更高一級(jí)的電網(wǎng)，原有電壓等級(jí)電網(wǎng)中短路電流就會(huì)下降。例如，2020年前后內(nèi)蒙古電網(wǎng)將建設(shè)錫盟—北京東—天津—濟(jì)南—棗莊的東部送電通道、烏盟—北京西—石家莊的中部送電通道、鄂爾多斯—蒙西—晉中—晉東南的西部送電通道、蒙西—晉北—北京西—天津的橫向送電通道，送端建設(shè)鄂爾多斯—烏盟—錫盟雙回線路及上海廟—蒙西雙回線路。另外，考慮華北區(qū)域內(nèi)建設(shè)晉中—石家莊—濟(jì)南—濰坊的橫向送電通道，從而在整個(gè)華北區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)特高壓電網(wǎng)，形成三縱三橫。目前初步估算，到那時(shí)內(nèi)蒙古
5、電網(wǎng)主網(wǎng)架的電壓等級(jí)將由1000kV取代現(xiàn)有的500kV。經(jīng)過測算，蒙西電網(wǎng)實(shí)行這一電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)后，500kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)短路水平將會(huì)出現(xiàn)明顯下降。這就是通過提高電壓等級(jí)來限制電網(wǎng)中短路電路最為典型和成熟的方法。2.2通過在變壓器中性點(diǎn)加裝小電抗限制短路電流這一措施是為了應(yīng)對(duì)500kV變電站單相短路電流太大影響電網(wǎng)運(yùn)行而采取的，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是投資整體來說較低，且在最大程度限制短路電流的基礎(chǔ)上，施工量相對(duì)較少。采取這一措施之所以能夠有效限制單相短路電流，是因?yàn)樵诩友b了小電抗之后，該電抗值在零序網(wǎng)絡(luò)中將被放大。
6、電力行業(yè)對(duì)于中性點(diǎn)接地的方式有著嚴(yán)格的規(guī)范和要求，按照DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》中的有關(guān)規(guī)定，在330kV和500kV的電網(wǎng)系統(tǒng)中不允許變壓器中性點(diǎn)不接地就投入運(yùn)行，同時(shí)，在500kV電網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)按照規(guī)定要求只能直接接地或經(jīng)小電抗接地。對(duì)于小電抗的阻值，該規(guī)范中也明確指出：要根據(jù)電抗的通流容量和耐壓水平來選擇，不能過大或者過?。?］。同時(shí)還要考慮避雷器的額定電壓等級(jí)，這是因?yàn)橹髯冎行渣c(diǎn)小電抗經(jīng)受的雷電過電壓與其緊密相關(guān)。避雷器依據(jù)其使用要求，不僅要充分滿足保護(hù)電網(wǎng)設(shè)
7、備安全性的要求，也要能夠滿足其自身的安全性要求。結(jié)合上述因素考慮，要保證在正常情況下，變壓器中性點(diǎn)電壓為0；而在出現(xiàn)故障時(shí)，則要求避雷器額定電壓應(yīng)高于變壓器中性點(diǎn)的最高工頻電壓。按照GB311.7的有關(guān)規(guī)定，對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣配合時(shí)，避雷器應(yīng)充分考慮所保護(hù)設(shè)備的額定耐受電壓，同時(shí)安全裕度系數(shù)這一反映避雷器保護(hù)水平的重要指標(biāo)也應(yīng)當(dāng)達(dá)到要求。但是上述措施有一個(gè)明顯的局限性，即通常只對(duì)局部的單相短路電流有作用，對(duì)于三相短路電流，其完全無法達(dá)到控制和降低短路電流的目的。那么，如何才能限制三相短路電流呢？通常來說，采取的措施為
8、優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步加以調(diào)整。以往在變電站設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)并不考慮遠(yuǎn)期加裝中性點(diǎn)小電抗的問題，造成后期加裝小電抗時(shí)空間和場地受限。這種情況下通常要改造主變系統(tǒng)，必然會(huì)導(dǎo)致主變較長時(shí)間停電、施工周期增長、資金浪費(fèi)等問題。因此，在500kV變電站設(shè)計(jì)時(shí)，如果對(duì)該站遠(yuǎn)期單相短路問題研究不很明確，應(yīng)盡量在主變區(qū)域留下擴(kuò)建中性點(diǎn)小電抗裝置的空間和場地［2］。2.3采用高阻抗變壓器和發(fā)
