抑制电网单相短路电流的方法技术

技术编号:3332075 阅读:356 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术为一种抑制500kV枢纽变电站220kV侧母线单相短路电流的方法。电网由于大量采用自耦变压器导致500kV枢纽变电站220kV母线单相短路电流大于三相短路电流较多,且已经超过了断路器的额定开断能力。考虑更换自耦变为非自耦变以降低单相短路电流,实质是减少零序网接地支路。通过序网图原理分析发现更换500kV自耦变为非自耦变比更换220kV站内的自耦变为非自耦变对500kV枢纽变的220kV母线单相短路电流的作用大,实际算例也证明了理论分析的正确性。此方法为限制电网单相短路电流、增强电网运行可靠性提供了技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。属于输变电
技术背景随着江苏电力需求的快速增长,电力系统的规模曰益扩大,电源、电网更加密集,电网的短路电流也持续上升。针对2007 ~ 2008水平年江苏电网的短路 电流计算表明,部分5 0OkV枢纽变电站的22 OkV母线单相短路电流已经超过断 路器的额定遮断能力(50kA),三相短路电流也接近50kA。当单相接地短路电流 超过断路器的额定遮断容量时,短路电流的电动力以及热应力会损坏断路器及 相关设备,还会对相邻通信线路产生干扰,对变电所的跨步电压和接触电压也 有影响。因为单相短路发生的概率很高(约占全部短路故障的65%~70%), 因此必须加以重视,分析原因,釆取有效措施加以抑制。目前抑制500kV枢纽变电站220kV侧母线单相短路电流的方法可以分为三类。第一类是更换开断能力更大的开关,更换开关可以不影响电网的运行特性, 但由于短路电流超标的变电站一般为枢纽变电站,需要更换的开关数量众多, 且所有的一次设备及接地网也需要更换,投资大,工期长,并使电网枢纽变电 站长期处于非正常运行方式。第二类是抑制三相短路电流从而起到降低单相短路电流的作用,这类措施 比较多,其中220kV电网的分区运行、500kV变电站OkV出口处两线搭接以及500kV变电站220kV母线分段或分排运行,在措施上都是比较方便实施的, 但均属于临时性的解决短路电流的措施,且这些措施都会削弱系统的电气联系, 降低电网运行的安全性、可靠性、灵活性和规模效益。釆用高阻抗变压器可以 比较好的抑制三相和单相短路电流,但是它对系统无功电压线损、稳定性也有 一定影响、同时目前厂家的高阻抗变压器设计和制造能力也有待提高。釆用短 路电流限制器(包括串联电抗器)也是抑制三相和单相短路电流的方法之一,但 是目前在国际上,除了串联电抗器外,还没有应用于超高压系统的短路电流限 制器,串联电抗器的问题类似与高阻抗变压器,会对系统的无功电压线损和稳 定性造成一定的影响。采用更高一级电压或是直流背靠背联网,投资都非常大, 需要很强的推动力,要解决的技术问题也很多,需要较长的时间才能得以实现。第三类是专门抑制单相短路电流的措施,它们对三相短路电流的抑制不起作用。这类措施主要是500kV自耦变中性点加装小电抗,它对500kV变压器220kV 母线单相接地短路电流以及220 kV电网局部区域单相短路电流的抑制效果显 著,是目前电网中应用较多的专门抑制单相短路电流的方法。缺点是需要考虑 到系统及变压器中性点的过电压与绝缘配合,对系统的继电保护整定也有一定 的影响。
技术实现思路
定遮断能;,导致短路电流的电动力以及热应力损坏断;器及辅助设备,还对 相邻通信线路产生干扰,对变电所的跨步电压和接触电压也有影响。为了防止 单相短路电流超标造成对开关及辅助设备的破坏,本专利技术提出了一种抑制500kV 枢纽变电站220kV侧母线单相短路电流的方法。 本专利技术是釆取以下的技术方案来实现的,500kV/220kV电网包括500kV枢纽变电站和 一片220kV电网,所述500kV枢纽变电站的220kV母线通过220kV出线连接到各 220kV变电站的220kV母线上,形成前述的一片220kV电网,其中,所述220kV出 线有6 16回出线,其特征在于,当所述500kV枢纽变电站的500kV主变和各220kV 变电站的220kV主变都为自耦变时,通过将500kV主变由自耦变更换为非自耦变, 并且所述500kV主变只有一台变压器接地,来增大500kV枢纽变电站0kV侧母线 单相短路时的零序等值阻抗,从而抑制500kV枢纽变电站220kV侧母线单相短路 电流。从单相短路电流的计算公式/')=3力/(& + ^+4)(式中,z,:、 z2S、 z。s —— 分别为从短路点向电源侧看进去的等值正、负、零序阻抗,A — 一为发电机正 序等值电势)可以看出,要抑制单相短路电流,就是要增大从短路点向电源侧 看进去的等值正序和零序阻抗。增大正序阻抗,不仅能抑制单相短路电流,还 能抑制三相短路电流,而增大零序阻抗仅能够抑制单相短路电流。当单相短路 电流超标,三相短路电流还没有超标,且单相短路电流超过三相短路电流较多 时,因此本专利技术重点放在专门抑制单相短路电流的措施上。如果将自耦变更换 为非自耦变,则不论从继电保护要求有零序通路的角度,还是从过电压绝缘的 角度, 一个站内都只需要一台变压器接地即可。此时,变压器自身的正负零序 阻抗没有变化(短路比相同),只是接地方式发生了变化,变压器中性点接地数 目减少,即零序网接地支路减少,那么从短路点向电源侧看进去的零序阻抗增大。那么更换220kV自耦变对^^的改变大呢,还是更换500kV自耦变呢?本发 明进行了定量分析,发现更换500kV自耦变比更换220kV自耦变对抑制500kV枢纽 变220kV母线的单相短路电流作用大很多。算例结果显示若保持500kV主变为 自耦变,将分区内220kV站内的自耦变更换为非自耦变(即每个220kV站内只有 一台主变接地),单相短路电流有所下降,但下降幅度较小,大约lkA,对于抑 制单相短路电流的作用较小;若保持分区内220kV站内主变为自耦变,更换500kV主变为非自耦变(即站内只有 一 台主变接地),对于抑制单相短路电流的作用比 较明显,单相短路电流大约降低了4kA。附图说明图1为1个500kV站带1片220kV电网的零序网络图; 图2为梅里片地理接线图; 图3为车坊吴江片地理接线图。 具体实施例方式电网密集地区已基本实现了 500kV/220kV的分层分区运行,部分分区是1 个500kV站带一片220kV电网,部分分区是2个500kV站带一片220kV电网。 图l是比较典型的分区,即1个500kV站带一片220kV电网的零序网络图。(1 ) 220kV自耦变更换为非自耦变,1,。/2变为X,。,图1中的A部分为单 台220kV自耦变零序阻抗乂。。取120MVA的变压器,典型参数为= 9%, t/w = 31%, t/ ,,=21°/。,以100MVA为基准,计算得到高压侧阻抗Z, = 0. 079p.u.,中 压侧阻抗A =-0. 004 p.u.,低压侧阻抗J^ =0. 1 p. u. 。 OkV站内两台自 耦变,则等值零序阻抗为《。/2-0.179p.u.,如果两台都是非自耦变,则只需一 台主变接地,所以等值零序阻抗为X,。-A+X, = 0.258。(2 ) 220kV变压器再串联上220kV线路,图1中的B部分,即一个2^kV 通道的等值零序阻抗。统计了某500kV枢纽变220kV线路到其相邻220kV变电 站的长度,平均约10km,线路型号取LGJ-h400,则单回线路的阻抗为X,。= 0. 004p.u.,两回并联则为义,。/2 = 0. 002p.u.。所以在这部分零序阻抗中,220kV 变电站的零序阻抗占主导,线路零序阻抗比它小很多。当220kV变电站均为自 耦变时,此部分等值零序阻抗为I,。/2 +义,。/2=0: 179 + 0. 002=0. 181,更换为非 自耦变,此部分等值零序阻抗为义,。+《。/2 = 0. 258 + 0. 002=0. 260p. u.本文档来自技高网
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【技术保护点】
抑制电网单相短路电流的方法,500kV/220kV电网包括500kV枢纽变电站和一片220kV电网,所述500kV枢纽变电站的220kV母线通过220kV出线连接到各220kV变电站的220kV母线上,形成前述的一片220kV电网,其中,所述220kV出线有6~16回出线,其特征在于,当所述500kV枢纽变电站的500kV主变和各220kV变电站的220kV主变都为自耦变时,通过将500kV主变由自耦变更换为非自耦变,并且所述500kV主变只有一台变压器接地,来增大500kV枢纽变电站220kV侧母线单相短路时的零序等值阻抗,从而抑制500kV枢纽变电站220kV侧母线单相短路电流。

【技术特征摘要】
1、抑制电网单相短路电流的方法,500kV/220kV电网包括500kV枢纽变电站和一片220kV电网,所述500kV枢纽变电站的220kV母线通过220kV出线连接到各220kV变电站的220kV母线上,形成前述的一片220kV电网,其中,所述220kV出线有6~16回出线,其特征在于,当所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:江林许扬周前魏旭陈久林李群
申请(专利权)人:江苏省电力试验研究院有限公司
类型:发明
国别省市:84[中国|南京]

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