董煒，華文，申屠磊璇，周靖皓，王龍飛，王博文

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司，杭州 310007）

0 引言

隨著我國(guó)電網(wǎng)快速發(fā)展，負(fù)荷水平快速增長(zhǎng)，裝機(jī)容量不斷增大，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)聯(lián)系更加緊密，500 kV及220 kV電壓等級(jí)的短路電流水平均逐年攀升，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行［1-3］。為降低短路電流水平，實(shí)際運(yùn)行中通常采用設(shè)備停運(yùn)、母線分列運(yùn)行、線路出串運(yùn)行、電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行、采用高阻抗設(shè)備、變壓器中性點(diǎn)加裝電抗器等措施［4-9］，但這些措施可能會(huì)削弱電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性、經(jīng)濟(jì)性、供電可靠性以及穩(wěn)定水平存在一定的負(fù)面影響［10-11］。因此，如何合理、有效、經(jīng)濟(jì)地限制短路電流水平已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展和電網(wǎng)安全運(yùn)行亟需解決的問(wèn)題。

目前，電網(wǎng)短路電流通常按照最大短路電流計(jì)算原則校核，以母線短路電流水平是否超過(guò)斷路器的遮斷容量為依據(jù)［12-13］，未考慮故障位置、斷路器動(dòng)作順序、是否有斷路器被拉停等對(duì)流過(guò)斷路器的實(shí)際短路電流的影響，在部分場(chǎng)景下計(jì)算結(jié)果過(guò)于保守，降低了電網(wǎng)運(yùn)行效率和供電可靠性［14］。因此，精細(xì)分析電網(wǎng)故障期間斷路器所需遮斷的短路電流，挖掘斷路器遮斷能力裕度，對(duì)提升電網(wǎng)安全性和運(yùn)行效能具有重要意義。

文獻(xiàn)［14］針對(duì)3/2接線方式的500 kV變電站，提出了一種拉停斷路器限制短路電流的原理及選取原則，總結(jié)了拉停中斷路器或邊斷路器后，母線故障以及出線故障時(shí)流過(guò)各斷路器的最大短路電流。文獻(xiàn)［15-17］進(jìn)一步分析了拉停斷路器對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及安全穩(wěn)定水平的影響。然而現(xiàn)有研究只針對(duì)500 kV 變電站進(jìn)行分析，缺少故障位置、斷路器動(dòng)作時(shí)序等對(duì)220 kV 及以下電壓等級(jí)雙母雙分段接線變電站短路電流影響的分析，也未考慮單相短路故障時(shí)故障相斷路器重合閘過(guò)程中斷路器所需遮斷的短路電流，難以滿足短路電流日益增長(zhǎng)下精準(zhǔn)分析的需求。

對(duì)此，本文提出一種基于斷路器支路故障電流的短路電流評(píng)估方法。針對(duì)220 kV 及以下電壓等級(jí)雙母雙分段接線變電站以及500 kV 3/2 接線變電站，分析了不同故障位置、斷路器動(dòng)作時(shí)序、斷路器拉停情況下流過(guò)斷路器的短路電流，并提出線路出口單相故障重合閘階段流過(guò)斷路器短路電流的計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，分析得到故障下各斷路器所需遮斷的最大短路電流，將短路電流校核標(biāo)準(zhǔn)從母線短路電流不超過(guò)斷路器的遮斷容量精準(zhǔn)化到故障后流過(guò)各斷路器的最大短路電流不超過(guò)其遮斷能力。

1 220 kV 及以下電壓等級(jí)變電站短路電流精細(xì)化校驗(yàn)方法

220 kV 及以下變電站典型接線方式包括單母線接線、單母線分段、雙母線接線、雙母單分段、雙母雙分段等多種方式。不失一般性，本節(jié)以雙母雙分段接線方式為例，對(duì)基于斷路器支路故障電流的短路電流精細(xì)化校核方法進(jìn)行分析，并認(rèn)為母線故障對(duì)地短路電流等于各分支斷路器出口故障時(shí)對(duì)地短路電流。

典型的雙母雙分段接線方式如圖1所示，記母聯(lián)斷路器為KC1和KC2，母分?jǐn)嗦菲鳛镵D1和KD2；出線（含主變，下同）i上靠近所分析變電站的斷路器為本側(cè)斷路器KLi1，靠近對(duì)側(cè)變電站的斷路器稱為對(duì)側(cè)斷路器KLi2。

圖1 雙母雙分段接線Fig.1 Diagram of dual-bus dual-subsection wiring

根據(jù)變電站故障位置不同所引起短路電流的不同，針對(duì)出線故障和母線故障分別進(jìn)行討論。為便于描述，若無(wú)特別指明是針對(duì)單相短路故障的分析，則后文中的分析對(duì)三相短路故障和單相短路故障均成立。

1.1 變電站出線故障時(shí)短路電流分析

若變電站內(nèi)存在空充線路，則該空充線路出口故障時(shí)，出線上斷路器所需遮斷的短路電流即為母線短路電流。

若變電站內(nèi)不存在空充線路，考慮出線i故障，繼電保護(hù)動(dòng)作下出線i上本側(cè)斷路器KLi1和對(duì)側(cè)斷路器KLi2相繼動(dòng)作，根據(jù)KLi1和KLi2的動(dòng)作順序，可以分為兩種情況：

1）本側(cè)斷路器KLi1先于對(duì)側(cè)斷路器KLi2動(dòng)作。

故障出線i上本側(cè)斷路器KLi1最先跳開時(shí)，KLi1所需遮斷的短路電流為母線短路電流與故障出線支路短路電流的差值，即：

式中：IK1i為本側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)KLi1所需遮斷的短路電流值；IB為母線短路電流；Ii為出線i的支路短路電流。

由式（1）可以看出，故障出線本側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下，故障出線i為支路短路電流最小的出線時(shí)，故障出線上本側(cè)斷路器所需遮斷的短路電流為各出線故障中的最大值，即：

式中：IK1max為故障出線上本側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下斷路器所需遮斷的最大短路電流。

2）本側(cè)斷路器KLi1晚于對(duì)側(cè)斷路器KLi2動(dòng)作。

出線i本側(cè)斷路器KLi1晚于對(duì)側(cè)斷路器KLi2動(dòng)作時(shí)，KLi1所需遮斷的短路電流為拉停故障出線i時(shí)的母線短路電流，即：

式中：IK2i為本側(cè)斷路器先動(dòng)作下KLi1所需遮斷的短路電流值；I′Bi為拉停故障出線i時(shí)的母線短路電流。

那么故障出線對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下，變電站內(nèi)斷路器所需遮斷的最大短路電流IK2max為站內(nèi)任一線路停運(yùn)時(shí)的母線短路電流的最大值，即：

1.2 變電站母線故障時(shí)短路電流分析

若變電站內(nèi)存在空母線，當(dāng)空母線發(fā)生故障時(shí)，空母線相鄰母聯(lián)斷路器和母分?jǐn)嗦菲飨嗬^動(dòng)作，兩者中后動(dòng)作的斷路器所需遮斷的短路電流為母線短路電流。

若變電站內(nèi)不存在空母線，母線發(fā)生故障時(shí)，與該段母線相鄰的母聯(lián)斷路器和母分?jǐn)嗦菲饕约霸摱文妇€上各出線本側(cè)斷路器將動(dòng)作。各出線上斷路器KLi1動(dòng)作時(shí)所需遮斷的短路電流為該支路上的短路電流Ii。對(duì)于母聯(lián)斷路器和母分?jǐn)嗦菲?，根?jù)其與其他斷路器的動(dòng)作順序，可以分為以下兩種情況：

1）故障母線相鄰的母聯(lián)斷路器或母分?jǐn)嗦菲骱笠粋€(gè)動(dòng)作的斷路器動(dòng)作時(shí)，故障母線上其他斷路器均未動(dòng)作。此時(shí)，該母聯(lián)斷路器或母分?jǐn)嗦菲魉枵跀嗟亩搪冯娏鳛榉枪收夏妇€上各支路短路電流之和，即：

式中：Is1為母分?jǐn)嗦菲骰蚰嘎?lián)斷路器所需遮斷的短路電流；Ij為故障母線上各出線的支路短路電流。

以圖1中正母Ⅱ段故障為例，正母Ⅱ段上各出線本側(cè)斷路器以及母聯(lián)斷路器KC2、母分?jǐn)嗦菲鱇D1將動(dòng)作。假設(shè)KC2晚于KD1動(dòng)作，且KC2動(dòng)作時(shí)正母Ⅱ段上各出線斷路器未動(dòng)作，此時(shí)KC2所需遮斷的最大短路電流為正母Ⅰ段、副母Ⅰ段和副母Ⅱ段上各出線支路短路電流之和。

對(duì)比式（2）和式（5）可知，考慮各段母線故障的情況，Is1的最大值一定不大于IK1max。

2）故障母線相鄰的母聯(lián)斷路器或母分?jǐn)嗦菲骱笠粋€(gè)動(dòng)作的斷路器動(dòng)作時(shí)，故障母線上各出線斷路器部分動(dòng)作。此時(shí)，該母聯(lián)斷路器或母分?jǐn)嗦菲魉枵跀嗟亩搪冯娏鳛槔Ｒ褎?dòng)作設(shè)備時(shí)的母線短路電流Is2。由式（3）和式（4）可知，Is2的最大值一定不大于IK2max。

1.3 線路單相故障單跳單重階段短路電流分析

在出線i（不含主變）出口發(fā)生單相短路故障時(shí)，需要考慮重合閘動(dòng)作，即故障相斷路器動(dòng)作、單相重合閘的過(guò)程。

若本側(cè)斷路器先動(dòng)作，如圖2（a）所示，單相短路故障時(shí)，故障相本側(cè)斷路器所需遮斷的短路電流為母線短路電流減去故障支路i的短路電流，即IB-Ii，與IK1i相同。

若故障相對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作，如圖2（b）所示，則此時(shí)故障相本側(cè)斷路器所需遮斷的短路電流等效于故障相支路跳開時(shí)，系統(tǒng)非全相運(yùn)行情況下的母線的短路電流，如圖2（c）所示。記該短路電流為IK3i，并記各出線故障中IK3i的最大值為IK3max。

圖2 單相故障重合閘階段短路電流計(jì)算示意圖Fig.2 Diagram of short-circuit current calculation in single-phase fault reclosing stage

1.4 變電站內(nèi)斷路器支路最大短路電流分析

綜合上文分析可知，若變電站內(nèi)存在空母線或者空充線路，則該站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大短路電流即為母線短路電流。

若變電站無(wú)空充母線或者空充線路，則該站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大短路電流出現(xiàn)在變電站出線故障時(shí)，具體情況如下：

1）對(duì)于三相故障，站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大三相短路電流IK為故障出線上本側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流IK1max和故障出線對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流IK2max中的最大值，即：

2）對(duì)于單相故障，站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大單相短路電流IK為IK1max、IK2max和單跳單重階段中故障相對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)的最大短路電流IK3max中的最大值，即：

由此可見，通過(guò)精細(xì)化計(jì)算，可將短路電流校核精準(zhǔn)化到故障后流過(guò)各斷路器的最大短路電流不超過(guò)其遮斷能力，相較于母線短路電流水平以不超過(guò)斷路器的遮斷容量為判斷標(biāo)準(zhǔn)，其可以有效釋放短路電流限制裕度，提高電網(wǎng)運(yùn)行效能。

2 500 kV變電站短路電流精細(xì)化校驗(yàn)方法

500 kV變電站通常采用3/2接線方式，如圖3所示。記串i上母線Ⅰ側(cè)的邊開關(guān)為Ki1、中開關(guān)為Ki2、母線Ⅱ側(cè)邊開關(guān)為Ki3，母線Ⅰ側(cè)、母線Ⅱ側(cè)出線分別為出線i和出線n+i。根據(jù)變電站中是否有中斷路器或邊斷路器拉停，分別針對(duì)不同故障位置和斷路器動(dòng)作時(shí)序下的最大短路電流進(jìn)行分析。

圖3 500 kV變電站2/3接線Fig.3 Diagram of three-to-two wiring of a 500 kV substation

2.1 變電站全接線方式最大短路電流分析

當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，故障母線側(cè)的邊斷路器相繼動(dòng)作，最后跳開的邊斷路器需要承受的短路電流最大，為母線短路電流IB。

因此，變電站中無(wú)斷路器拉停時(shí)，站內(nèi)斷路器所需遮斷的最大短路電流為母線短路電流。

2.2 中斷路器拉停時(shí)短路電流分析

如圖4 所示，考慮中斷路器Kj2被拉停，對(duì)此時(shí)的最大短路電流進(jìn)行分析。

圖4 中斷路器拉停時(shí)短路電流分析Fig.4 Short-circuit current analysis when the middle circuit breaker is switched off

2.2.1 變電站出線故障

考慮出線i故障，出線i本側(cè)斷路器（邊斷路器Ki1或Ki3和中斷路器Ki2）及對(duì)側(cè)斷路器將動(dòng)作。

若本側(cè)斷路器先于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，則本側(cè)邊斷路器和中斷路器兩者中后動(dòng)作的需遮斷的短路電流更大（i=j或i=n+j時(shí)，僅邊斷路器Ki1或Ki3動(dòng)作），為母線短路電流減去故障出線i的支路短路電流，即IK1i=IB-Ii，IK1i的最大值為IK1max。

若本側(cè)斷路器晚于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，則本側(cè)邊斷路器和中斷路器兩者中后動(dòng)作的需遮斷的短路電流更大（i=j或i=n+j時(shí)，僅邊斷路器Ki1或Ki3動(dòng)作），為拉停故障出線i時(shí)的母線短路電流，即IK2i=，IK2i的最大值為IK2max。

線路單相故障單跳單重階段短路電流分析與上節(jié)中220 kV 變電站單跳單重階段短路電流的計(jì)算方法一致。若本側(cè)斷路器先于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，本側(cè)邊斷路器和中斷路器兩者中后動(dòng)作的需遮斷的短路電流更大（i=j或i=n+j時(shí)，僅邊斷路器Ki1或Ki3動(dòng)作），為母線短路電流減去故障支路i的短路電流，即IB-Ii，與IK1i相同。若故障相本側(cè)斷路器晚于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，則本側(cè)邊斷路器和中斷路器兩者中后動(dòng)作的需遮斷的短路電流更大，等效于故障相支路跳開時(shí)系統(tǒng)非全相運(yùn)行情況下的母線短路電流IK3i。

2.2.2 變電站內(nèi)母線故障

母線故障后，故障母線側(cè)各邊斷路器相繼動(dòng)作，根據(jù)被拉停中斷路器所在串上邊斷路器的動(dòng)作時(shí)序，可分為兩種情況。下面以母線Ⅰ為例進(jìn)行分析，假設(shè)故障后邊斷路器K11，…，Kn1相繼動(dòng)作，則有：

1）邊斷路器Kj1最后動(dòng)作。

邊斷路器Kj1所需遮斷的短路電流為出線j由對(duì)側(cè)空充、末端發(fā)生故障時(shí)的短路電流。倒數(shù)第二個(gè)動(dòng)作的斷路器需要承受的短路電流最大，為母線短路電流IB與出線j支路短路電流之差，即Is1=IB-Ij，Is1的最大值一定不大于IK1max。

2）邊斷路器Kj1非最后動(dòng)作。

邊斷路器Kj1所需遮斷的短路電流為出線j提供的支路短路電流Ij。最后動(dòng)作的斷路器所需遮斷的短路電流最大，為出線j拉停時(shí)的母線短路電流Is2，Is2的最大值一定不大于IK2max。

2.2.3 中斷路器拉停時(shí)站內(nèi)最大短路電流分析

1）對(duì)于三相故障，站內(nèi)斷路器需要遮斷的最大三相短路電流IK為故障出線上本側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流IK1max和故障出線對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流IK2max中的最大值，即：

2）對(duì)于單相故障，站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大單相短路電流IK為IK1max、IK2max和單跳單重階段故障相對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)的最大短路電流IK3max中的最大值，即：

2.3 邊斷路器拉停時(shí)短路電流分析

如圖5 所示，考慮邊斷路器Kj1被拉停，對(duì)此時(shí)的短路電流進(jìn)行分析。

圖5 邊斷路器拉停時(shí)短路電流分析Fig.5 Short-circuit current analysis when the side circuit breaker is switched off

2.3.1 變電站出線故障

1）故障出線i非出線n+j，出線i本側(cè)斷路器（邊斷路器Ki1或Ki3和中斷路器Ki2）及對(duì)側(cè)斷路器將動(dòng)作。

若本側(cè)斷路器先于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，則本側(cè)邊斷路器和中斷路器兩者中后動(dòng)作的需遮斷的短路電流更大，為母線短路電流減去故障出線i的支路短路電流，即IB-Ii。特別需要說(shuō)明的是，當(dāng)i=j時(shí)，即被拉停邊斷路器所在串上出線j故障時(shí)，僅中斷路器Kj2動(dòng)作，所需遮斷的短路電流為IB-Ij。

若本側(cè)斷路器晚于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，則本側(cè)邊斷路器和中斷路器兩者中后動(dòng)作的需遮斷的短路電流更大，為拉停故障出線i時(shí)的母線短路電流。特別需要說(shuō)明的是，當(dāng)i=j時(shí)，僅邊斷路器Ki1（或Ki3）動(dòng)作，所需遮斷的短路電流為。

2）故障出線i為出線n+j，邊斷路器Kj3和中斷路器Kj2及對(duì)側(cè)斷路器將動(dòng)作。

（1）若本側(cè)斷路器先于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作。根據(jù)Kj2和Kj3的動(dòng)作順序又可以分為兩種情況。

若中斷路器Kj2先動(dòng)作，Kj2所需遮斷的短路電流為出線j的支路短路電流Ij，Kj3所需遮斷的短路電流為拉停出線j后的母線短路電流。

若邊斷路器Kj3先動(dòng)作，Kj3所需遮斷的短路電流為母線短路電流與出線j和出線n+j支路短路電流的差值，即IB-（Ij+In+j）。Kj2所需遮斷的短路電流為出線j和出線n+j出串運(yùn)行后出串點(diǎn)的短路電流。

（2）若本側(cè)斷路器晚于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作，中斷路器Kj2所需遮斷的短路電流為拉停出線n+j時(shí)出線j的支路短路電流，邊斷路器Kj3所需遮斷的短路電流為拉停出線n+j時(shí)母線短路電流與出線j支路短路電流的差值。

線路單相故障單跳單重過(guò)程中的分析與中斷路器拉停時(shí)的分析方法一致，故障相本側(cè)斷路器晚于對(duì)側(cè)斷路器動(dòng)作時(shí)，斷路器所需遮斷的短路電流等效于故障相支路跳開時(shí)系統(tǒng)非全相運(yùn)行情況下的母線短路電流。

2.3.2 變電站內(nèi)母線故障

母線故障后，假設(shè)故障母線側(cè)各邊斷路器相繼動(dòng)作，根據(jù)故障母線的不同，可分為兩種情況。

1）被拉停邊斷路器側(cè)母線故障。

被拉停邊斷路器Kj1側(cè)母線故障，即母線I 故障時(shí)，斷路器Ki1（i=1，…，n，i≠j）相繼動(dòng)作，最后一個(gè)動(dòng)作的斷路器所需遮斷的短路電流為母線短路電流。

2）被拉停邊斷路器Kj1對(duì)側(cè)母線故障。

被拉停邊斷路器Kj1對(duì)側(cè)母線故障，即母線Ⅱ故障時(shí)，斷路器Ki3（i=1，…，n）相繼動(dòng)作。

若Kj3最后動(dòng)作，則Kj3所需遮斷的短路電流為第j串上出線j和出線n+j提供的短路電流之和，即Ij+In+j。倒數(shù)第二個(gè)動(dòng)作的斷路器所需遮斷的短路電流最大，為母線短路電流與第j串上出線支路短路電流的差值，即IB-（Ij+In+j）。

若Kj3非最后動(dòng)作，Kj3所需遮斷的短路電流同樣為第j串上出線j和出線n+j提供的短路電流之和，即Ij+In+j。最后一個(gè)動(dòng)作的斷路器所需遮斷的短路電流最大，為出線j和出線n+j在站內(nèi)出串后的母線短路電流。

2.3.3 邊斷路器拉停時(shí)站內(nèi)最大短路電流分析

綜上，變電站邊斷路器拉停時(shí)，站內(nèi)斷路器所需遮斷的最大短路電流為母線短路電流，此時(shí)故障為被拉停邊斷路器側(cè)母線故障。

由此可見，如果考慮通過(guò)拉停邊斷路器的方式來(lái)限制短路電流，則還需要至少拉開另一側(cè)母線的一個(gè)邊斷路器［14-15］。

3 算例分析

本章采用第1章和第2章中所提的基于斷路器支路故障電流的短路電流評(píng)估方法分別對(duì)220 kV和500 kV 變電站進(jìn)行實(shí)例分析，將短路電流計(jì)算精準(zhǔn)到故障后流過(guò)各斷路器的最大短路電流不超過(guò)其遮斷能力，以驗(yàn)證分析方法的有效性。

3.1 220 kV變電站短路電流分析

以如圖1 所示某雙母雙分段接線的220 kV 變電站為例，該變電站具有10 回出線，不存在空充母線和空充線路，其母線及各支路短路電流如表1所示。

分別計(jì)算每條出線本側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大短路電流IK1i、對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大短路電流IK2i以及線路單相故障時(shí)重合閘階段的單相短路電流，結(jié)果列于表1，可以看出：

表1 某220 kV變電站各支路及斷路器不同動(dòng)作時(shí)序下短路電流Table 1 Short-circuit current of each branch circuit and circuit breaker in different action sequences of a 220 kV substation kA

1）出線故障本側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大三相短路電流為46.6 kA，所需遮斷的最大單相短路電流為43.5 kA。

2）出線故障對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大三相短路電流為49.1 kA，所需遮斷的最大單相短路電流為45.6 kA。

3）線路單相故障重合閘階段所需遮斷的最大單相短路電流為45.5 kA。

綜合以上分析，可得所需遮斷的最大三相短路電流為max（IK1i，IK2i）=IK27=49.1 kA，即出線7發(fā)生三相短路故障對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)本側(cè)斷路器KL71所遮斷的三相短路電流。所需遮斷的最大單相短路電流為max（IK1i，IK2i，IK3i）=IK22=45.6 kA，即出線2發(fā)生單相短路故障對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)本側(cè)斷路器KL21所遮斷的單相短路電流。

對(duì)比母線三相、單相短路電流分別為49.5 kA、46.2 kA，利用本文所提精細(xì)化評(píng)估方法，將三相、單相短路電流精確到故障后的斷路器實(shí)際所需遮斷的三相短路電流和單相短路電流分別為49.1 kA、45.6 kA，有效釋放了短路電流限制裕度，提高了電網(wǎng)運(yùn)行效能。

3.2 500 kV變電站短路電流分析

某500 kV 變電站接線及母線短路電流、各支路短路電流如圖6所示，其三相和單相短路電流分別為62.5 kA和63.4 kA，逼近和超過(guò)63 kA的斷路器遮斷能力?？紤]通過(guò)拉停中斷路器K42的方式來(lái)限制該變電站的短路電流水平，利用第2章所提方法對(duì)拉停K42后的短路電流進(jìn)行分析。

圖6 某500 kV變電站接線及短路電流Fig.6 Wiring and short-circuit current of a 500 kV substation

1）變電站內(nèi)母線故障。

（1）I母故障時(shí)，邊斷路器K11-K41動(dòng)作。若K41最后動(dòng)作，則除K41外的最后一個(gè)邊斷路器所需遮斷的短路電流最大，為母線短路電流減去出線4所提供的支路短路電流，即所需遮斷的三相和單相短路電流分別為50.5 kA和48.8 kA。

若K41非最后動(dòng)作，則最后一個(gè)動(dòng)作的邊斷路器所需遮斷的短路電流最大，為拉停出線4時(shí)的母線短路電流，通過(guò)計(jì)算得到，三相短路電流和單相短路電流分別為53.2 kA和51.7 kA。

（2）Ⅱ母故障時(shí)，邊斷路器K13-K43動(dòng)作。若K43最后動(dòng)作，則除K43外的最后一個(gè)邊斷路器所需遮斷的短路電流最大，為母線短路電流減去出線8所提供的支路短路電流，即所需遮斷的三相和單相短路電流分別為50.8 kA和53.1 kA。

若K43非最后動(dòng)作，則最后一個(gè)動(dòng)作的邊斷路器所需遮斷的短路電流最大，為拉停出線8時(shí)的母線短路電流，通過(guò)計(jì)算得到，三相短路電流和單相短路電流分別為58.1 kA和59.3 kA。

2）變電站出線故障。

分別計(jì)算每條出線本側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大短路電流IK1i、對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大短路電流IK2i以及線路單相故障時(shí)重合閘階段的單相短路電流IK3i，結(jié)果如表2 所示，可以看出：

表2 某500 kV變電站各支路及斷路器不同動(dòng)作時(shí)序下短路電流Table 2 Short-circuit current of each branch circuit and circuit breaker in different action sequences of a 500 kV substation kA

（1）出線故障本側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大三相短路電流為54.9 kA，所需遮斷的最大單相短路電流為56.8 kA。

（2）出線故障對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)所需遮斷的最大三相短路電流為58.5 kA，所需遮斷的最大單相短路電流為59.5 kA。

（3）線路單相故障重合閘階段所需遮斷的最大單相短路電流為60 kA。

根據(jù)以上分析，可得所需遮斷的最大三相短路電流為max（IK1i，IK2i）=IK23=58.5 kA，即出線3發(fā)生三相短路故障且對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)，本側(cè)邊斷路器K31和中斷路器K32兩者中后動(dòng)作的一個(gè)所遮斷的三相短路電流。所需遮斷的最大單相短路電流為max（IK1i，IK2i，IK3i）=IK31=60 kA，即出線1發(fā)生單相故障，單跳單重階段對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)，本側(cè)邊斷路器K11和中斷路器K12兩者中后動(dòng)作的一個(gè)所遮斷的單相短路電流。

綜上，拉停中斷路器K42后，各種故障下斷路器所需遮斷的最大短路電流為60 kA，低于63 kA的遮斷能力，實(shí)現(xiàn)了短路電流的有效抑制。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種基于斷路器支路故障電流的短路電流評(píng)估方法。從不同故障位置、斷路器不同動(dòng)作時(shí)序、是否有斷路器拉停、線路單相故障單跳單重階段等多方面對(duì)220 kV 雙母雙分段接線變電站和500 kV 3/2 接線變電站的短路電流進(jìn)行分析，明確了故障后站內(nèi)斷路器所需遮斷的最大短路電流，將短路電流校核標(biāo)準(zhǔn)精準(zhǔn)化到故障后流過(guò)各斷路器的最大短路電流不超過(guò)其遮斷能力。

1）對(duì)于存在空母線或者空充線路的220 kV 雙母雙分段接線變電站，以及全接線方式下和單一邊斷路器拉停時(shí)的500 kV 3/2 接線變電站，站內(nèi)斷路器所需遮斷的最大短路電流為母線短路電流。

2）對(duì)于不存在空母線或者空充線路的220 kV雙母雙分段接線變電站，以及中斷路器拉停時(shí)的500 kV 3/2 接線變電站，三相故障時(shí)站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大三相短路電流為本側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流和對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流兩者中的最大值；單相故障時(shí)，站內(nèi)斷路器支路需要遮斷的最大單相短路電流為本側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流、對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作情況下的最大短路電流以及單跳單重階段故障相對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)的最大短路電流三者中的最大值。

3）單跳單重階段，本側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)，故障相本側(cè)斷路器所需遮斷的短路電流為母線短路電流與故障支路短路電流的差值；故障相對(duì)側(cè)斷路器先動(dòng)作時(shí)，故障相本側(cè)斷路器所需遮斷的短路電流等效于故障相支路跳開時(shí)，系統(tǒng)非全相運(yùn)行情況下的母線短路電流。