荔枝樹水電站短路電流計算解析

何相奕

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義563000)

1 概 述

荔枝樹水電站位于貴州省赤水市官渡鎮境內，是習水河干流赤水市境內河段水電梯級規劃的第六級電站。該水電站為混合式電站，主要任務是水力發電。根據水文資料及水能計算，裝機規模為2 ×2 000 kW。荔枝樹水電站沒有自己的負荷區，僅考慮上網，送入系統最大容量為4 MW，保證出力近期629 kW，多年平均發電量1 560 萬kW·h。接入系統電壓輸送等級為35 kV，新架設一回35 kV輸電線路至官渡110 kV變電站上網考慮，輸送距離約5 km，導線截面確定為70 mm2，采用LGJ—70 鋼芯鋁鉸線作35 kV輸電線路。

兩臺發電機側采用單母線接線方式，一臺主變壓器，一回35 kV出線由變壓器～線路單元引出。發電機為高壓機組，出口電壓為6.3 kV，兩臺發電機通過出口10 kV 開關柜后共用一回6.3 kV 母線，由6.3 kV母線引一回出線通過一臺35 kV變壓器升壓后引入系統，出線采用變壓器～出線單元方式;由6.3 kV母線引一回出線通過6.3 kV變壓器降壓為0.4 kV后引至低壓配電屏作為廠用電源，另由10kV外來電源引一回10kV 線路作為廠用電源，兩回廠用線路互為備用，供電站用電。

副廠房緊靠主廠房的后側布置，副廠房下設電纜夾層、以上為中控室，電站35kV 主變場布置在副廠房下游側，35 kV出線設備布置在主廠房樓頂。兩臺機組勵磁變、兩臺廠用變布置在電纜夾層，6.3 kV成套高壓柜、中控室及廠用電配電屏均布置在副廠房一層;機組自動屏(LCU)及勵磁屏分別布置在機組附近;中控室布置機組保護屏、同期屏、公用屏(LCU)、變壓器及線路保護屏、直流屏及后臺機。

2 短路電流計算

2.1 根據網絡圖計短距電流值

系網絡圖如下，根據主接線特點，計算d1、d2 點的短路電流值。

圖1 短路電流計算接線圖

2.2 計算電抗值

各設備的電抗值計算如下，基準容量取Sj =100MVA，Uj=Upj

根據電抗計算值繪制電抗網絡圖如圖2:

圖2 短路租抗圖

2.3 d1 點的三相短路電流計算

1)各電源額定電流計算

1G、2G 電源額定電流歸算到37 kV電壓時的電流值為:

2)電抗網絡圖如圖3:

圖3 電抗網絡圖

對各電源進行額定容量標么值轉換計算如下

無窮大電源對d1 點的短路電流標么值為:

無窮大電源對d1 點的短路電流有名值為:

3)在t = 0s 時，通過查表可得各電源的短路電流標么值為:i1G*= i2G*=4.2

則各電源對d1 點的短路電流有名值為

在t = 0s 時，d1 點的短路電流為:

4)在t =0.2s 時，通過查表可得各電源的短路電流標么值為:i1G*= i2G*=3.253

則各電源對d1 點的短路電流有名值為

在t =0.2 s時，d1 點的短路電流為:i = i1G+i2G+ i∞=13.59 kA

5)在t=∞時，通過查表可得1G、2G、3G 的短路電流標么值為:i1G*= i2G*=3.098

則各電源對d1 點的短路電流有名值為

在t =∞時，d1 點的短路電流為:

6)沖擊短路電流有名值為

2.4 d2 點的三相短路電流計算

1)各電源額定電流計算

2)電抗網絡圖見圖4。對各電源進行額定容量標么值轉換計算如下

無窮大電源對d2 點的短路電流標么值為:

無窮大電源對d2 點的短路電流有名值為:

3)在t =0s 時，通過查表可得1G、2G、3G 的短路電流標么值為:i1G* = 5.291

則1G、2G、3G 對d2 點的短路電流有名值為

圖4 電抗網絡圖

在t = 0s 時，d2 點的短路電流為:

4)在t =0.2s 時，通過查表可得1G、2G 的短路電流標么值為:i1G* = i2G* =3.745

則1G、2G、3G 對d2 點的短路電流有名值為

在t = 0.2s 時，d1 點的短路電流為:

5)在t = ∞時，通過查表可得1G、2G 的短路電流標么值為:i1G* = i2G* =3.213

則1G、2G、3G 對d2 點的短路電流有名值為

在t = ∞時，d2 點的短路電流為:

6)沖擊短路電流有名值為

計算結果符合相關電氣設備選擇要求。

3 短路計算的目的

短路計算的目的主要有以下4 點:

1)選擇電氣設備的依據。

2)繼電保護的設計和整定。

3)電氣主接線方案的確定。

4)進行電力系統暫態穩定計算，研究短路對用戶工作的影響［1］。

4 短路的原因

1)元件損壞:如絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良等所造成的設備缺陷發展成短路。

2)氣象條件惡化:如雷擊造成的閃絡放電或避雷器動作;大風造成架空線斷線或導線覆冰引起電桿倒塌等。

3)違規操作:如運行人員帶負荷拉刀閘;線路或設備檢修后未拆除接地線就加電壓。

4)其他原因:如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。

5 短路的危害后果

隨著短路類型、發生地點和持續時間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區的正常供電，也可能威脅整個系統的安全運行。短路的危險后果一般有以下幾個方面:

1)電動力效應:短路點附近支路中出現比正常值大許多倍的電流，在導體間產生很大的機械應力，可能使導體和它們的支架遭到破壞。

2)發熱:短路電流使設備發熱增加，短路持續時間較長時，設備可能過熱以致損壞。

3)故障點往往有電弧產生，可能燒壞故障元件，也可能殃及周圍設備。

4)電壓大幅下降，對用戶影響很大。

5)如果短路發生地點離電源不遠而又持續時間較長，則可能使并列運行的發電廠失去同步，破壞系統的穩定，造成大片停電。這是短路故障的最嚴重后果。

6)不對稱短路會對附近的通訊系統產生影響。

［1］楊杰，陳希英，邵建雄. 三峽水電站短路電流水平及限制措施分析［J］. 電網技術，1997(07):17－20.