110kV變電站短路電流的實用計算

國網安徽省電力公司蚌埠供電公司 楊曉艷

110kV變電站短路電流的實用計算

國網安徽省電力公司蚌埠供電公司 楊曉艷

在110kV變電站設計中，短路電流計算是變電站設計中的重要組成部分，它為導體和設備的選擇、電氣主接線方案的比選、繼電保護裝置的整定計算、接地裝置的接觸電壓和跨步電壓的驗算等提供了重要的依據。本文依托新建110kV谷陽變電站進行短路電流實用計算。

短路電流計算；變電站；設計

1 前言

在變電站的設計工作中，短路電流計算是選擇電氣設備的依據。電氣設備在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動穩定和熱穩定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路電流，對于中性點直接接地系統的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則按嚴重情況校驗。運行經驗表明，在中性點直接接地的系統中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的65%～70%，三相短路約占5%。

本文設計110kV谷陽變電站，僅有110kV和10kV兩個電壓等級。

2 設計內容及要求

1）本變電站坐落在市區，采用全戶內GIS變電站。2）確定本變電站的電壓等級為110kV/10kV，110kV采用內橋接線，10kV采用單母線分段接線。3）110kV谷陽變電站的電源，其兩路電源均取自220kV蔣南變電站的110kV母線。4）谷陽變終期采用三臺50MVA變壓器，本期新上兩臺50MVA變壓器。4）該變電站的所址，地勢平坦，交通方便。5) 該地區年最高氣溫40度，最熱月平均最高氣溫32度。

3 短路電流的計算

3.1 計算短路電流的目的

計算短路電流的目的是一是為了正確選擇和校驗電器設備，如果短路電流太大，必須采用限流措施；二是進行電氣主接線方案的比選；三是進行繼電保護裝置的整定計算；四是接地裝置的接觸電壓和跨步電壓的驗算。

3.2 短路電流的計算過程

高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值。為了計算方便選取如下基準值：

為了簡便起見，以下略去阻抗標幺值的下標“*”。

短路電流計算步驟如下：1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；2）給系統制訂等值網絡圖；3）選擇短路點；4）對網絡進行化簡，把供電系統看為無限大系統，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值；5）計算短路容量，短路電流沖擊值；6）列出短路電流計算結果。

3.2.1 系統條件

a、根據國網蚌埠供電公司調控中心提供的資料，220kV蔣南變電站在大方式下：

故蔣南變110kV側母線短路容量為：

蔣南變110kV側母線側短路電流周期分量起始值為：

b、蔣南變至谷陽變的110kV線路路徑總長度為7.2公里，均為架空線路。

求出線路的正、負序阻抗標幺值：

蔣南變至谷陽變線路的正、負序阻抗標幺值為：

蔣南變至谷陽變線路的零序阻抗標幺值為：

c、110kV谷陽變按終期考慮，電壓等級為110kV/10kV，主變壓器型式如下：

型式：三相雙繞組自冷式有載調壓變壓器

SZ□-50000/110 110±8×1.25%/10.5 YNd11 Uk=17%

110kV變壓器阻抗為：

d、根據以上參數，短路電流計算的等值阻抗圖如下，其中負序網絡與正序網絡完全相同。

等值電路網絡圖如下：

圖3.1 正序遠景網絡圖

圖3.2 零序遠景網絡圖

3.2.2 谷陽變110kV母線短路(d1)

三相短路電流為：

兩相短路電流：

單相短路電流：

根據計算結果，兩相短路電流最小，單相短路電流較三相短路電流大，以單相短路電流為校驗依據。一般情況下，當整個網絡的零序阻抗與正序阻抗之比大于1-1.5,單相接地短路電流不超過三相短路電流。

上述計算的三相短路電流為短路電流周期分量起始有效值。

當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值為：

因此，根據公式計算，短路全電流最大有效值為：

短路電流沖擊值為：

根據設計要求，對于裝有快速保護的快速斷路器，當實際開斷時間（繼電保護動作時間+斷路器固有分閘時間）小于100ms，其開斷短路電流應考慮非周期分量的影響，即按短路全電流最大有效值來選擇。

110kV谷陽變電站選擇的110kV斷路器為SF6斷路器，保護方式為微機保護，保護動作時間小于20ms，SF6斷路器的固有分閘時間為40ms，實際開斷時間小于60ms，故斷路器應按短路全電流最大有效值來選擇。

3.2.3 谷陽變10kV母線短路(d2)

當10kV母線分列運行時，#1變壓器10kV側短路：