電力系統短路電流配合

電力系統短路電流配合是指電力系統各級電壓電力網中現有的和新設計建設的發電廠和變電所的物變電設備和設施，其技術參數和性能與及頂測的電力系統短路電流水平的配合。由於現代大電力系統的不斷發展，單機容量和發電廠裝機容量、變電所的變電容量、大城市負荷和負荷密度的增大以及大電力系統的互聯。因而出現新的突出問題，即在現代大電力系統中各級電壓電力網的短路電流也不斷增大，當增大至一定水平時，電力網中的各類送變電設備如開關設備、變壓器及互感器、阻波器及電抗器以及變電所的母線、架構、導線、支持瓷瓶和接地網都必須滿足由於高短路電流水平引起的更高、更嚴格要求。

基本介紹

• 中文名：電力系統短路電流配合
• 外文名：Short circuit current of power system
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 類型：短路電流配合
• 作用：電力系統的互聯

簡介

電力系統短路電流配合是指電力系統各級電壓電力網中現有的和新設計建設的發電廠和變電所的物變電設備和設施，其技術參數和性能與及頂測的電力系統短路電流水平的配合。

由於現代大電力系統的不斷發展，單機容量和發電廠裝機容量、變電所的變電容量、大城市負荷和負荷密度的增大以及大電力系統的互聯。因而出現新的突出問題.即在現代大電力系統中各級電壓電力網的短路電流也不斷增大，當增大至一定水平時，電力網中的各類送變電設備如開關設備、變壓器及互感器、阻波器及電抗器以及變電所的母線、架構、導線、支持瓷瓶和接地網都必須滿足由於高短路電流水平引起的更高、更嚴格要求。因此短路電流的配合既是現有電力系統運行中的重要問題，更是現代電力系統設計和規劃中的極重要問題。

影響短路電流水平的主要因素

影響短路電流水平的主要因素可歸納為如下幾點：

（1）發電廠的裝機容量及主接線方式、發電機組的單機容量以及系統的電壓等級。

（2）大容量發電廠及發電廠群的布局及其地理位置（距受端系統或負荷中心的遠近）。

（3）電力網結構的緊密程度及不同電壓電力網間的藕合程度。

（4）接至樞紐變電所的發電和變電容量(特別是自藕變壓器的容量)。

（5）電力系統間互聯的強弱程度和互聯方式。

（6）變壓器中性點接地方式及數量(主要對單相接地短路電流)。

電力網對短路電流水平和配合的影響

隨著電力系統的發展，在不同發展階段，由於電力網功能的變化。使得短路電流水平及配合措施也將不同。

（1）在電力系統的發展初級階段，即開始建設某一級電壓電力網時，短路電流水平一般不大，開關設備和變電所設施對電流的開斷能力和動、熱穩定水平均大大超過該級電壓電力網的短路電流水平。

（2）第二階段，即該級電壓電力網全面發展時，大量發電容量接至該級電壓電力網，在電力網中的某些點和核心部分短路電流水平將大幅度增加，並逐步接近開關設備的額定斷流容量。短路電流水平不配合的間題可能在少數變電所出現，如20世紀70年代或80年代國中國東北220 kw電力網曾處於這種階段，有些樞紐變電所的斷路器由於開斷容量滿足不了短路電流的要求而陸續加以更換。

（3）第三階段，更高一級電壓的輸電線路開始出現至形成高一級電壓電力網前。在這一階段原有電壓電力網仍是系統中的主要輸電網，但隨著高一級電壓電力網的發展.將逐步降低其輸電網的作用而逐步轉變為配電網。大容量發電廠已開始接至高一級電壓電力網。但由於藕合自藕變壓器的增加並可能形成不少環網和高低壓環網，原有電壓電力網的短路電流將大幅度增加，出現了嚴重的不配合間題。限制短路電流增大成為系統中一個緊急的問題，中國一些大區500kV系統中的220kV電力網已面臨這個問題。

（4）第四階段，即高一級電壓電力網己全面發展階段。此時原有一級電壓電力網已成為配電網，只接有地區性電廠和個別大容量單元機組，電力網分片解列運行已成為限制短路電流水平的主要手段。許多國家的110 kV電力網和有些國家的220 kV電力網已處於這個階段。

由以上電力網發展的階段來看.第三階段是最關鍵的，電力網將出現最大短路電流，而到第四階段短路電流水平不會再增加，還有可能下降。這已被許多國家的電力網發展過程所證實。

確定短路電流水平配合的原則

（1）短路電流水平上限值的選擇決定於斷路器的開斷容量、送變電設備和設施的動、熱穩定、對其他線路和管道的干擾及危險影響和接地網的接觸和跨步電壓等。短路電流水平愈高，所需費用愈大。

（2）電力網結構對短路電流水平有決定性影響。如果發電廠和變電所過於集中、電力網電壓過低、環網過多等都可能造成電力網中局部地區的短路電流水平過高。

（3）從保持電力系統穩定運行和坑擾動能力考慮.系統必須維持一定的短路水平，即在系統發生擾動或故障情況下，保持系統電壓的穩定性。

（4）為了保證系統繼電保護的可靠性和靈敏度。也必需保持適當的短路電流水平。如果系統或發電廠(特別是多機組大容量水電廠)的運行方式和潮流變化很大，則需專門研究措施。

（5）在設計新建變電所(尤其是超高壓大容量變電所)時，對設備的選擇和設施的設計應根據設備更換的難易、增容改造所需費用及頂期短路水平值綜合考慮。對更換和改造難度很大的設備和設施如母線、架構、接地網等要按遠期較高的水平來選擇和設計。

（6）在規劃系統預期的短路電流水平目標值時。必須考慮對已有變電所各項設備和設施的影響。因為對現有變電所某些設備和設施的更換或改造不僅投資很大，而且由於運行條件限制往往是非常困難的，同時對規劃而言，也是一個重要問題。

（7）雖然從開關設備來著，製造廠已可提供開斷容量高達80-100 kA的高壓大容量設備，但價格很高，而且變電所其他設備的費用也將隨之增大很多，並將影響現有變電所的設備，因此要加以合理限制。

限制短路電流水平的措施

（1）在電力系統結構上採取措施降低短路電流:

①結合電力系統規劃及時採用更高一級電壓;

②在高一級電壓電力網形成後，將低一級電壓電力網解列分片運行;

③採用直流聯網；

④儘量減少電力網的緊密度和高低玉電網的潤合;

⑤電力網解列或多母線運行或母線分段運行;

⑥大容量電廠和機組直接接至最高一級電壓電力網。

（2）在設備上採取措施:

①採用高阻抗變壓器限制低壓側短路電流；

②採用限流電抗器或其他限流措施;

③對自藕變壓器作為系統聯絡變壓器要進行限制或不採用。

（3）限制單相短路電流的措施:

①限制變壓器中性點直接接地的數；

②變壓器中性點經小電阻或小電抗接地;

③限制或不採用自撰變壓器;

④發電機變壓器組的升壓變壓器中性點不接地，但此時需提高變壓器中性點絕緣水平;⑤某些國家，如美國、蘇聯。在條件允許時.將部分大容量Y.y.d接線自耦變三角形側開口或採用Y.y接線，不帶第三個三角形繞組的變壓器，但這種方法在其他國家極少採用。