短路故障限流電抗器在220?kV變電站的應用

摘 要：通過計算發現，220 kV沙旺變電站當10 kV母線的母聯斷路器閉合時，其10 kV側最大短路電流超過斷路器額定短路開斷電流，因此該站存在負荷線路斷路器無法開斷短路故障的問題，該文結合工程實例簡述限流電抗器在限制短路電流方面的應用。

關鍵詞：變電站 限流電抗器 MOV

中圖分類號：TM47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

近年來，伴隨著煙臺地區的電力系統負荷不斷增長以及與其他地區電網的合環運行，使煙臺各級電網的短路電流水平不斷加大。短路電流已嚴重影響電力系統的安全穩定運行，給電氣設備帶來很大的安全隱患。因此，必須對電力系統的短路電流進行限制。

1 概述

通過計算發現，220 kV沙旺變電站當10 kV母線的母聯斷路器閉合時，其10 kV側最大短路電流超過斷路器額定短路開斷電流，因此該站存在負荷線路斷路器無法開斷短路故障的問題。

2 整改前短路電流計算

（1）站內220/110/11三繞組變壓器等效參數

#1主變：容量比 100/100/50；額定電壓：220；額定容量：150000/150000/75000；空載電流百分比 I0%，0.27%；空載損耗 P0 122.7（kW）；短路損耗：高—中554.8 kW、高—低216.7 kW、中—低168.6 kW）；短路電壓百分比：（高—中13.6%）（高—低39.4%）；（中—低21.7%）。

#2主變：容量比 100/100/36；額定電壓：220；額定容量：180000/180000/50000；空載電流百分比 I0% 0.08%；空載損耗 P0 101.26（kW）；短路損耗：高—中445 kW、高—低112.58 kW、中—低98.39 kW）；短路電壓百分比：高—中14.31%、高—低37.93%、中—低21.46%）。

（2）10 kV系統短路電流計算

若系統中10 kV母聯開關閉合，針對以下兩種典型短路故障情況進行分析：

①若10 kV負荷線路斷路器發生短路故障（以CB6出口A點為例）。流經CB6的短路電流 ICB6=44.83 kA（超過其額定短路開斷電流31.5 kA）；流經CB1的短路電流 ICB1=19.95 kA（小于其額定短路開斷電流50 kA）；流經CB2的短路電流 ICB2=24.87 kA（小于其額定短路開斷電流40 kA）。因此，發生短路故障后，線路斷路器CB6無法切除故障。

②若10 kV負荷線路斷路器發生短路故障（以CB7出口B點為例）。流經CB7的短路電流 ICB7=44.83 kA（超過其額定短路開斷電流31.5 kA）；流經CB1的短路電流 ICB1=19.95 kA（小于其額定短路開斷電流50 kA）；流經CB2的短路電流 ICB2=24.87 kA（小于其額定短路開斷電流40 kA）。因此，發生短路故障后，線路斷路器CB7無法切除故障。從上面計算結果可知，當沙旺變電站10 kV母聯斷路器K1閉合時，由于系統最大短路電流超過斷路器額定短路開斷電流，該站存在負荷線路斷路器無法開斷短路故障的問題，因此必須采取措施限制短路電流。

3 解決方案

方案1：選用額定短路開斷電流為50kA的斷路器。方案2：在主變10 kV側安裝限流電抗器。通過對方案1和方案2進行技術經濟比較，本工程選用技術經濟性更優的安裝限流電抗器方案。限流電抗器安裝于主變10 kV側，由電容器C和串聯電抗器L、MOV吸能裝置和快速合閘開關K組成。當發生短路故障時，MOV吸能裝置快速動作使電容器C短路，打破串聯諧振條件，從而將電抗器L串入線路實現故障限流。MOV吸能裝置同時作為電容器的過電壓保護，快速合閘開關K和保護間隙G作為MOV吸能裝置短時熱耐受能力的后備保護。CB為限流器總旁路開關，PB為限流電抗器支路斷路器，D1為隔離開關，MOA1和MOA2為線路基本雷擊保護。

4 整改后短路電流計算

若系統中10 kV母聯開關閉合，針對以下兩種典型短路故障情況進行分析。

①若10 kV負荷線路斷路器發生短路故障（以CB6出口A點為例）。流經CB6的短路電流ICB6=30 kA（小于其額定短路開斷電流31.5 kA）；流經CB1的短路電流ICB1=19.94 kA（小于其額定短路開斷電流50 kA）；流經CB2的短路電流ICB2=10 kA（小于其額定短路開斷電流40 kA）；因此，發生短路故障后，線路斷路器CB6能夠切除故障。

②若10 kV負荷線路斷路器發生短路故障（以CB7出口B點為例）。流經CB7的短路電流ICB7=30 kA（小于其額定短路開斷電流31.5 kA）；流經CB1的短路電流ICB1=19.94 kA（小于其額定短路開斷電流50 kA）；流經CB2的短路電流ICB2=10 kA（小于其額定短路開斷電流 40kA）.因此，發生短路故障后，線路斷路器CB7能夠切除故障。綜上所述，在正常情況下，故障限流器對于電網的正常運行沒有任何影響。在短路故障的情況下，故障限流器能夠有效限制短路電流，保證斷路器順利開斷短路故障。

參考文獻

[1]周宣征.企業電網短路電流的計算分析及應用研究[D].天津理工大學，

2011.