董 韜，徐慶華，鞏保峰，陳 寧，劉 航，穆永保

(國(guó)網(wǎng)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(duì)主變低壓側(cè)短路電流的影響

董 韜，徐慶華，鞏保峰，陳 寧，劉 航，穆永保

(國(guó)網(wǎng)河北省電力公司邯鄲供電分公司，河北 邯鄲 056035)

針對(duì)中壓配電網(wǎng)與高壓配電網(wǎng)的銜接，分析計(jì)算了不同主變?nèi)萘肯拢煌妷盒蛄袑?duì)主變低壓側(cè)短路電流的影響。根據(jù)短路水平的分析，提出了提高電網(wǎng)供電適應(yīng)性和節(jié)約設(shè)備成本的建議措施，可為中壓配電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化研究和應(yīng)用提供參考。

高壓配電網(wǎng)；中壓配電網(wǎng)；電壓序列；短路電流；主變?nèi)萘?/p>

0 引言

我國(guó)電網(wǎng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的電壓等級(jí)提升、調(diào)整和簡(jiǎn)化過(guò)程，逐步形成了相對(duì)統(tǒng)一的電壓等級(jí)序列，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)發(fā)揮了重要作用。但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，用戶(hù)用電水平提高，負(fù)荷密度上升，我國(guó)中壓配電網(wǎng)的電壓序列有必要進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。

合理配置和簡(jiǎn)化電壓序列不僅可以提高城市電網(wǎng)的整體供電能力，擴(kuò)大電網(wǎng)對(duì)不同性質(zhì)及不同密度負(fù)荷的適應(yīng)性，還可以降低網(wǎng)絡(luò)損耗，節(jié)省有限的空間資源，進(jìn)而減少電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行成本。中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)的確定，需要考慮與上下級(jí)電網(wǎng)電壓等級(jí)的協(xié)調(diào)性，還有各種制約條件。中壓配電網(wǎng)與高壓配電網(wǎng)銜接時(shí)，因受短路電流的影響，高壓配電電壓的主變壓器容量需滿(mǎn)足一定的條件才能保證充分的協(xié)調(diào)。

1 變壓器二次側(cè)短路電流計(jì)算

變壓器二次側(cè)短路電流計(jì)算等值電路見(jiàn)圖1。

圖1 變壓器二次側(cè)短路電流計(jì)算等值電路

變壓器二次側(cè)短路電流I2的計(jì)算公式為

式(1)—(6)中，S1，S2為主變一次側(cè)、二次側(cè)短路容量，MVA；Se為變壓器額定容量，MVA；I1，I2為一次側(cè)、二次側(cè)短路電流，kA；U1，U2為一次側(cè)、二次側(cè)電壓，kV；Z1為系統(tǒng)阻抗，Ω；Zt為變壓器阻抗，Ω；Z2為系統(tǒng)阻抗(從二次側(cè)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(cè)短路電流I2主要與變壓器一次側(cè)電壓U1、一次側(cè)短路電流I1以及二次側(cè)電壓U2、阻抗百分比Uk%、變壓器額定容量Se有關(guān)。

當(dāng)選定U1，假定I1→∞時(shí)，U22/(U1I1)=0，即變壓器一次側(cè)為無(wú)窮大母線(xiàn)時(shí)，有

由式(7)可看出，二次側(cè)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(cè)電壓U2成反比。即，影響二次側(cè)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(cè)短路電流也將相應(yīng)增大；若增大阻抗百分比Uk%，則二次側(cè)短路電流I2將相應(yīng)降低，但變壓器的損耗將增大；若適當(dāng)提高二次側(cè)電壓U2(如從10 kV到35 kV)，則二次側(cè)短路電流I2將降低，同時(shí)也不增加變壓器的損耗。由以上分析可知：提高二次側(cè)電壓U2的優(yōu)勢(shì)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(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司Q/GDW 156—2006《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，為了取得合理的經(jīng)濟(jì)效益，城網(wǎng)各級(jí)電壓的短路容量應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、電壓等級(jí)、變壓器容量、阻抗選擇、運(yùn)行方式等方面進(jìn)行控制，使各級(jí)電壓斷路器的開(kāi)斷電流以及設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定電流相配合。對(duì)于變電站內(nèi)的系統(tǒng)母線(xiàn)，其短路容量一般不會(huì)超過(guò)一定的限值，各電壓等級(jí)短路電流水平限值如表1所示。

表1 各電壓等級(jí)短路電流水平限值

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在高壓側(cè)短路電流水平達(dá)到要求的限值時(shí)，即110 kV側(cè)短路電流水平取40 kA，220 kV側(cè)短路電流水平取50 kA，在不同主變?nèi)萘肯?，不同電壓序列低壓?cè)短路電流水平計(jì)算結(jié)果如下表2所示。計(jì)算中，Uk%取統(tǒng)一值10.5 %。

各電壓等級(jí)序列下低壓側(cè)短路電流與主變?nèi)萘康年P(guān)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(cè)電壓不同(220 kV，110 kV)，低壓側(cè)電壓相同，則二次側(cè)短路電流水平隨變壓器的容量變化趨勢(shì)大致相同。二次側(cè)短路電流水平與低壓側(cè)電壓成反比關(guān)系，對(duì)同一主變?nèi)萘浚?10/20 kV電壓序列20 kV側(cè)短路電流水平約為110/35 kV電壓序列35 kV側(cè)短路電流水平的1.75倍，110/10 kV電壓序列10 kV側(cè)短路電流水平約為110/20 kV電壓序列20 kV側(cè)短路電流水平的2倍。

表2 不同序列低壓側(cè)短路電流水平 kA

圖2 低壓側(cè)短路電流與主變?nèi)萘康年P(guān)系

3 結(jié)束語(yǔ)

由以上分析可知，提高中壓側(cè)配電電壓等級(jí)，可提高電網(wǎng)供電能力的適應(yīng)性，且能夠控制中壓電網(wǎng)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(shè)備費(fèi)用和設(shè)備的占地空間。

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

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

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

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

6 曹增功.電力網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)的選擇[J].山東電力技術(shù)，1998，25(3)：29-32.

7 國(guó)家電網(wǎng)公司.Q/GDW 156—2006城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

2016-10-28。

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

徐慶華(1983—)，男，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作。

鞏保峰(1979—)，男，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作。

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

劉 航(1986—)，男，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作。

穆永保(1982—)，男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)運(yùn)行與檢修工作。