[科普中國]-電力系統(tǒng)短路電流水平

簡(jiǎn)介

電力系統(tǒng)短路電流水平是指電力系統(tǒng)的最大三相短路或單相接地短路電流值，以次暫態(tài)電流周期分量起始有效值表示。

短路電流及其電動(dòng)力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及短路時(shí)的電壓降，是選擇發(fā)電廠(或變電所)接入系統(tǒng)方案和電氣主接線方案、校驗(yàn)與選擇電氣設(shè)備、接地裝置計(jì)算、選擇繼電保護(hù)配置與整定計(jì)算，以及對(duì)平行電力線路的通信信號(hào)的干擾計(jì)算等的基礎(chǔ)。其中很重要的是為各種電壓等級(jí)斷路器的選擇，研制和定型生產(chǎn)提供依據(jù)與技術(shù)條件。

確定電力系統(tǒng)短路電流水平時(shí)，既要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，又要考慮斷路器的制造水平，還要考慮與國際標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)1。

短路電流增大的原因在電力系統(tǒng)發(fā)展的初期階段，負(fù)荷水平和發(fā)電廠規(guī)模均較小，單機(jī)容量也較小，而且分布比較分散，所以當(dāng)時(shí)系統(tǒng)短路電流水平較低。由于電力工業(yè)的高速度發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量，發(fā)電廠的規(guī)模和單機(jī)容量越來越大，輸變電設(shè)備的容量也越來越大，負(fù)荷密度不斷增高，電力網(wǎng)愈益密集，電力系統(tǒng)的互聯(lián)大量增多，這些因素均導(dǎo)致電力系統(tǒng)短路電流越來越大。

短路電流增大引起的問題和危害(1)造成電力網(wǎng)中的斷路器、隔離開關(guān).電流互感器、母線及支持構(gòu)架大型化和大量更換。建設(shè)費(fèi)用大大增加。特別是開關(guān)設(shè)備循要經(jīng)常大批更換，安裝更大容量的設(shè)備，有的甚至引起發(fā)電廠電氣部分和降壓變電所的大規(guī)模改造。

(2)接地電流增大引起跨步電壓和接觸電壓增大，危及人畜生命。

(3)單相接地電流增大，對(duì)與電力線平行的通信線路、鐵路信號(hào)及無線電廣播會(huì)感應(yīng)危險(xiǎn)的高電壓或造成嚴(yán)重的干擾。

(4)發(fā)生短路故除時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備造成更嚴(yán)重的損壞2。

改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)歸納如下10點(diǎn)：

(1)貫徹分層分區(qū)的原則是限制短路電流最有效的辦法。同時(shí)還可提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。分層指按電壓等級(jí)分層，按負(fù)荷和電流的地理分布特點(diǎn)劃分供電區(qū)。當(dāng)高一級(jí)電壓電力網(wǎng)基本形成后，就有計(jì)劃地逐步簡(jiǎn)化和改造其下較低電壓等級(jí)的電力網(wǎng)，選擇合適的解列點(diǎn)，使之解環(huán)運(yùn)行。

(2)盡量避免不同電壓等級(jí)的環(huán)網(wǎng)，這種環(huán)網(wǎng)不但使系統(tǒng)潮流分布不易控制、繼電保護(hù)配置困難、容易使事故擴(kuò)大，也是使短路電流增大的原因之一。

(3)發(fā)電廠之間不直接相連。

(4)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的發(fā)電廠之間及其送出的幾組輸電回路之間是否相連應(yīng)進(jìn)行論證，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用不連接的方案。

(5)對(duì)大型發(fā)電廠應(yīng)研究廠內(nèi)不設(shè)高壓母線而采用發(fā)電機(jī)---變壓器---線路單元制接入附近樞紐變電所或開關(guān)站的方案。

(6)大型發(fā)電廠處于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較緊密的負(fù)荷中心，出二級(jí)電壓時(shí)。廠內(nèi)是否設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器應(yīng)進(jìn)行論證。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用不設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器的方案。

(7)合理強(qiáng)化受端主干網(wǎng)架，簡(jiǎn)化非主干電網(wǎng)，220kV樞紐變電所和大型發(fā)電廠之間的聯(lián)絡(luò)線應(yīng)雙回雙線化。但樞紐變電所和發(fā)電廠附近的變電所則簡(jiǎn)化為終端變電所。

(8)終端變電所高低壓母線正常情況時(shí)分段解列運(yùn)行或者低壓母線并列運(yùn)行;正常時(shí)母線井列運(yùn)行，事故時(shí)先將母線分段。然后打開故障回路斷路器。

(9)裝設(shè)母線分段電抗器。

(10)在必要時(shí)可采取直流方式進(jìn)行系統(tǒng)間的互聯(lián)。

正確選用電壓等級(jí)正確選用電壓等級(jí)是限制系統(tǒng)短路電流的有效措施之一。

（1）在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用電壓等級(jí)較高的方案。

（2）不同容墾的機(jī)組應(yīng)分別接入相適應(yīng)的電壓等級(jí)電力網(wǎng)。容量為100- 125 MW的機(jī)組一般不宜接入110 kv及以下電力網(wǎng)，容量為500MW及以上的機(jī)組不宜接入220kV及以下的電力網(wǎng)。

減少系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)的接地點(diǎn)數(shù)，這樣可以減少單相接地短路電流:①低壓無電源的變電所，變壓 器中性點(diǎn)不接地;②大型發(fā)電廠和樞紐變電所高壓為 雙母線結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)常只保持二臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地;③聯(lián)絡(luò)變壓器少用或不用自耦變壓器，其他變電所也要 適當(dāng)控制使用;④變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地(設(shè)備絕 緣水平允許時(shí))。

電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)按遠(yuǎn)景水平年計(jì)算三相短路和單相接地短路電流。選擇新增斷路器應(yīng)按設(shè)備投運(yùn)后10年左右的系統(tǒng)發(fā)展水平計(jì)算，更換現(xiàn)有斷路器還應(yīng)按過渡年系統(tǒng)計(jì)算3。