不同電壓序列對主變低壓側短路電流的影響

董 韜，徐慶華，鞏保峰，陳 寧，劉 航，穆永保

(國網河北省電力公司邯鄲供電分公司，河北 邯鄲 056035)

不同電壓序列對主變低壓側短路電流的影響

董 韜，徐慶華，鞏保峰，陳 寧，劉 航，穆永保

(國網河北省電力公司邯鄲供電分公司，河北 邯鄲 056035)

針對中壓配電網與高壓配電網的銜接，分析計算了不同主變容量下，不同電壓序列對主變低壓側短路電流的影響。根據短路水平的分析，提出了提高電網供電適應性和節(jié)約設備成本的建議措施，可為中壓配電網電壓序列優(yōu)化研究和應用提供參考。

高壓配電網；中壓配電網；電壓序列；短路電流；主變容量

0 引言

我國電網經過長時間的電壓等級提升、調整和簡化過程，逐步形成了相對統一的電壓等級序列，對電網建設發(fā)揮了重要作用。但隨著經濟發(fā)展，用戶用電水平提高，負荷密度上升，我國中壓配電網的電壓序列有必要進行調整與優(yōu)化。

合理配置和簡化電壓序列不僅可以提高城市電網的整體供電能力，擴大電網對不同性質及不同密度負荷的適應性，還可以降低網絡損耗，節(jié)省有限的空間資源，進而減少電網建設和運行成本。中壓配電網電壓等級的確定，需要考慮與上下級電網電壓等級的協調性，還有各種制約條件。中壓配電網與高壓配電網銜接時，因受短路電流的影響，高壓配電電壓的主變壓器容量需滿足一定的條件才能保證充分的協調。

1 變壓器二次側短路電流計算

變壓器二次側短路電流計算等值電路見圖1。

圖1 變壓器二次側短路電流計算等值電路

變壓器二次側短路電流I2的計算公式為

式(1)—(6)中，S1，S2為主變一次側、二次側短路容量，MVA；Se為變壓器額定容量，MVA；I1，I2為一次側、二次側短路電流，kA；U1，U2為一次側、二次側電壓，kV；Z1為系統阻抗，Ω；Zt為變壓器阻抗，Ω；Z2為系統阻抗(從二次側看)，Ω；Uk%為變壓器阻抗百分比。

由式(6)可以看出，變壓器二次側短路電流I2主要與變壓器一次側電壓U1、一次側短路電流I1以及二次側電壓U2、阻抗百分比Uk%、變壓器額定容量Se有關。

當選定U1，假定I1→∞時，U22/(U1I1)=0，即變壓器一次側為無窮大母線時，有

由式(7)可看出，二次側短路電流I2與變壓器額定容量Se成正比，與阻抗百分比Uk%和二次側電壓U2成反比。即，影響二次側短路電流I2的因素有3種：若增大變壓器額定容量，則二次側短路電流也將相應增大；若增大阻抗百分比Uk%，則二次側短路電流I2將相應降低，但變壓器的損耗將增大；若適當提高二次側電壓U2(如從10 kV到35 kV)，則二次側短路電流I2將降低，同時也不增加變壓器的損耗。由以上分析可知：提高二次側電壓U2的優(yōu)勢明顯，既不限制變壓器的額定容量，也不增加變壓器的損耗。

2 短路水平分析

根據國家電網公司Q/GDW 156—2006《城市電力網規(guī)劃設計導則》，為了取得合理的經濟效益，城網各級電壓的短路容量應該從網絡設計、電壓等級、變壓器容量、阻抗選擇、運行方式等方面進行控制，使各級電壓斷路器的開斷電流以及設備的動熱穩(wěn)定電流相配合。對于變電站內的系統母線，其短路容量一般不會超過一定的限值，各電壓等級短路電流水平限值如表1所示。

表1 各電壓等級短路電流水平限值

根據相關規(guī)定，在高壓側短路電流水平達到要求的限值時，即110 kV側短路電流水平取40 kA，220 kV側短路電流水平取50 kA，在不同主變容量下，不同電壓序列低壓側短路電流水平計算結果如下表2所示。計算中，Uk%取統一值10.5 %。

各電壓等級序列下低壓側短路電流與主變容量的關系如圖2所示。

由表2和圖2可以看出，若僅是變壓器高壓側電壓不同(220 kV，110 kV)，低壓側電壓相同，則二次側短路電流水平隨變壓器的容量變化趨勢大致相同。二次側短路電流水平與低壓側電壓成反比關系，對同一主變容量，110/20 kV電壓序列20 kV側短路電流水平約為110/35 kV電壓序列35 kV側短路電流水平的1.75倍，110/10 kV電壓序列10 kV側短路電流水平約為110/20 kV電壓序列20 kV側短路電流水平的2倍。

表2 不同序列低壓側短路電流水平 kA

圖2 低壓側短路電流與主變容量的關系

3 結束語

由以上分析可知，提高中壓側配電電壓等級，可提高電網供電能力的適應性，且能夠控制中壓電網的短路電流。在其他條件不變的情況下，可采用較低遮斷容量的斷路器，能較大減少設備費用和設備的占地空間。

1 范明天，張祖平，劉思格.城市電網電壓等級的合理配置[J].電網技術，2006，30(10)：65-68.

2 徐 奇.我國電網電壓等級的理想分級[J].山西電力，2002，2(4)：6-7.

3 秦媛媛.論我國電壓等級和提高中壓的必要性[J].武漢交通科技大學學報，1999，23(1)：63-66.

4 姜祥生.城網配電電壓等級研究[J].電網技術，1999，23(2)：31-33，45.

5 陳溶年.電壓等級發(fā)展的回顧和展望[J].東北電力技術，1998，19(10)：55-57.

6 曹增功.電力網絡電壓等級的選擇[J].山東電力技術，1998，25(3)：29-32.

7 國家電網公司.Q/GDW 156—2006城市電力網規(guī)劃設計導則[S].北京：中國電力出版社，2006.

2016-10-28。

董 韜(1977—)，男，高級工程師，主要從事電網規(guī)劃管理工作，email：non98@sohu.com。

徐慶華(1983—)，男，工程師，從事電網規(guī)劃管理工作。

鞏保峰(1979—)，男，工程師，從事電網規(guī)劃管理工作。

陳 寧(1983—)，男，工程師，從事電網規(guī)劃與企業(yè)管理工作。

劉 航(1986—)，男，工程師，從事電網規(guī)劃管理工作。

穆永保(1982—)，男，高級工程師，從事電網運行與檢修工作。