抑制电网单相短路电流的方法技术

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...

【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]