國網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司 楊曉艷

110kV變電站短路電流的實用計算

國網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司 楊曉艷

在110kV變電站設計中，短路電流計算是變電站設計中的重要組成部分，它為導體和設備的選擇、電氣主接線方案的比選、繼電保護裝置的整定計算、接地裝置的接觸電壓和跨步電壓的驗算等提供了重要的依據(jù)。本文依托新建110kV谷陽變電站進行短路電流實用計算。

短路電流計算；變電站；設計

1 前言

在變電站的設計工作中，短路電流計算是選擇電氣設備的依據(jù)。電氣設備在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路電流，對于中性點直接接地系統(tǒng)的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則按嚴重情況校驗。運行經(jīng)驗表明，在中性點直接接地的系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的65%～70%，三相短路約占5%。

本文設計110kV谷陽變電站，僅有110kV和10kV兩個電壓等級。

2 設計內(nèi)容及要求

1）本變電站坐落在市區(qū)，采用全戶內(nèi)GIS變電站。2）確定本變電站的電壓等級為110kV/10kV，110kV采用內(nèi)橋接線，10kV采用單母線分段接線。3）110kV谷陽變電站的電源，其兩路電源均取自220kV蔣南變電站的110kV母線。4）谷陽變終期采用三臺50MVA變壓器，本期新上兩臺50MVA變壓器。4）該變電站的所址，地勢平坦，交通方便。5) 該地區(qū)年最高氣溫40度，最熱月平均最高氣溫32度。

3 短路電流的計算

3.1 計算短路電流的目的

計算短路電流的目的是一是為了正確選擇和校驗電器設備，如果短路電流太大，必須采用限流措施；二是進行電氣主接線方案的比選；三是進行繼電保護裝置的整定計算；四是接地裝置的接觸電壓和跨步電壓的驗算。

3.2 短路電流的計算過程

高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值。為了計算方便選取如下基準值：

為了簡便起見，以下略去阻抗標幺值的下標“*”。

短路電流計算步驟如下：1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡圖；3）選擇短路點；4）對網(wǎng)絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值；5）計算短路容量，短路電流沖擊值；6）列出短路電流計算結果。

3.2.1 系統(tǒng)條件

a、根據(jù)國網(wǎng)蚌埠供電公司調(diào)控中心提供的資料，220kV蔣南變電站在大方式下：

故蔣南變110kV側(cè)母線短路容量為：

蔣南變110kV側(cè)母線側(cè)短路電流周期分量起始值為：

b、蔣南變至谷陽變的110kV線路路徑總長度為7.2公里，均為架空線路。

求出線路的正、負序阻抗標幺值：

蔣南變至谷陽變線路的正、負序阻抗標幺值為：

蔣南變至谷陽變線路的零序阻抗標幺值為：

c、110kV谷陽變按終期考慮，電壓等級為110kV/10kV，主變壓器型式如下：

型式：三相雙繞組自冷式有載調(diào)壓變壓器

SZ□-50000/110 110±8×1.25%/10.5 YNd11 Uk=17%

110kV變壓器阻抗為：

d、根據(jù)以上參數(shù)，短路電流計算的等值阻抗圖如下，其中負序網(wǎng)絡與正序網(wǎng)絡完全相同。

等值電路網(wǎng)絡圖如下：

圖3.1 正序遠景網(wǎng)絡圖

圖3.2 零序遠景網(wǎng)絡圖

3.2.2 谷陽變110kV母線短路(d1)

三相短路電流為：

兩相短路電流：

單相短路電流：

根據(jù)計算結果，兩相短路電流最小，單相短路電流較三相短路電流大，以單相短路電流為校驗依據(jù)。一般情況下，當整個網(wǎng)絡的零序阻抗與正序阻抗之比大于1-1.5,單相接地短路電流不超過三相短路電流。

上述計算的三相短路電流為短路電流周期分量起始有效值。

當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值為：

因此，根據(jù)公式計算，短路全電流最大有效值為：

短路電流沖擊值為：

根據(jù)設計要求，對于裝有快速保護的快速斷路器，當實際開斷時間（繼電保護動作時間+斷路器固有分閘時間）小于100ms，其開斷短路電流應考慮非周期分量的影響，即按短路全電流最大有效值來選擇。

110kV谷陽變電站選擇的110kV斷路器為SF6斷路器，保護方式為微機保護，保護動作時間小于20ms，SF6斷路器的固有分閘時間為40ms，實際開斷時間小于60ms，故斷路器應按短路全電流最大有效值來選擇。

3.2.3 谷陽變10kV母線短路(d2)

當10kV母線分列運行時，#1變壓器10kV側(cè)短路：