變電站10kV母線短路電流限制措施分析

摘 要：隨著10kV變電站母線短路容量的逐漸增大，110kV的變電站的10kV三相短路電流超過了站內運行設備的電流額定值，必須結合變電站的具體情況采取相應的限流措施。文章對變電站10kV母線短路電流的原因進行了分析，并提出了相應的限制措施，以供參考。

關鍵詞：母線短路；短路電流；限流措施

變電站10kV母線短路現象頻發，需要根據其特殊情況采用加裝限流電抗器或者更換相關的設備來達到控制變電站10kV母線短路電流的目的，同時又能保證變電站的安全和可靠運行。

1 電流限制措施的原因分析

500kV系統隨著社會發展的需要而陸續接入電網，由于系統電壓等級和容量負荷的增加，系統短路電流也逐步的增大，使得變電站正在運行的設備因不適應系統的發展而發生短路，影響整個電網的正常運行。以包頭地區為例，冬季需要設置500kV的網架結構，以保證供電的可靠性，而包北地區的變電站需要增加2號主變壓器，新建220kV的生態鋁業變電站并對部分線路進行改切，當采用高新1號、2號主變壓器啊分裂運行的方式，則會發現計算得出的各個變電站的三相短路電流值有的幾乎超標。因此，為保證變電站設備的安全穩定運行，應根據變電站的具體情況進行限流措施。

2 限制短路電流通常采取的措施

2.1 在變壓器回路中裝設電抗器

由于限流電抗器具有明顯的電感特征，當電力系統出現短路的情況時，可以利用這一特征來限制系統的短路電流，減少短路電流對系統的沖擊，又可以提高系統的殘壓。這就是限流電抗器的主要作用。當變壓器低壓回路，和電抗器進行串聯，可以降低低壓壓測的短路電流水平，將短路的電流控制在允許的范圍之內，并將斷路器的額定開斷容量有效降低，減少其帶來的損失。據化工有限公司對相同設備的投資情況進行計算得知，所花費的金額大約為22萬元，具有一定的實用性和經濟性，但限流電抗器容易產生較大的電能損耗，造成變電站的電能的巨大損耗。

2.2 變壓器分列運行

將10kV母線進行分段運行，母線短路電流只會流過1臺主變壓器，但和2臺變壓器同時運行時的電流相比較，其短路電流值則大大的降低。故在多數情況下可以在10kV側裝設輕型的電器來解決上述問題。但由于變壓器的負荷相對不穩定，使得電能的損耗也比2臺變壓器同時運行時的損耗更大，運行的可靠性也受到一定的影響而降低。

2.3 采用高阻抗變壓器

為限制10kV母線短路電流，采用高阻抗變壓器不僅可以降低系統短路電流的水平，還可以減少對其相鄰通信線路的干擾，更可以促進斷路器等其他電氣設備的選型。高阻抗變壓器雖然有很多的優勢，但其損耗大、成本高，這也是其在使用過程中不可避免的問題。若SZ10、SZ11兩種型號的變壓器的阻抗電壓達到20%，則化工有限公司的投資額將會由原來的22萬元左右增加到50萬元以上，又將使投資成本大大增加。

2.4 裝設出線電抗器

若短路的電流過大，而其他限流措施不能解決根本問題，在此情況下，裝設出線電抗器將能夠解決這一問題。在10kV饋線的出線側裝設出線電抗器，能夠很好的解決短路電流過大的問題，但因其接線方式不僅占據的空間較大，投資花費也極高，在一般的變電站中很少被運用。

2.5 提高系統運行電壓

限制短路電流最行之有效的方法就是提高系統運行的電壓。當配電系統運行的電壓不斷提高，饋電能力將不斷增強，這時短路的電流將會大大的降低。但這種方法實施之前需要做好配電網的升壓實施計劃，我國目前正處于該階段的試行時期。根據已經投入運行的110kV河西變電站和110kV哈業變電站的運行情況，河西變電站和哈業變電站的布置格局已相對穩定，但安裝電抗器還需要進一步的考察。考慮到變電站在建設時沒有預留電抗器的位置，若直接采取變壓器分列運行的方式，則變電站的運行穩定性將會遭到較大的損害，而短路電流下降的趨勢也并不是十分的明顯。而將變壓器更換為高阻變壓器或者在10kV饋線的出線側裝設出線電抗器的方法，不僅投資的成本太高，而且實施的過程較為不易，花費時間太長，影響了供電站的供電。根據變電站的特殊情況，采取不同的限流措施來對變電站進行短路電流限制。

3 方案的改造及實施

變電站限流方案的改造和具體的實施需要結合一定的實例來說明。文章以上述的河西變電站和哈業變電站為例來具體說明。

3.1 河西變電站的改造方案及實施

河西變電站自1992年投入運行以來，目前已經擁有召河線和河西線兩個電源進線，主接線主要以單母線進行分段接線，如35kV和10kV側主接線都是由單母線進行分段接線的。據統計，35kV出線5回；10kV出線13回，其中I段出7回，II段出6回；電容器出線2回[4]。由于河西變電站在建設時沒有預留電抗器的位置，主變壓器和10kV配電室之間也相隔較近，限流電抗器幾乎沒有“落腳點”。考慮到河西變電站的特殊情況，可以將現運行的10kV開關柜內短路開斷電流為31.5kA的所有設備更換為短路開斷電流為40kA的設備。這樣更換以后不僅可以對短路電流起到一定的限制作用，還可以保證變電站的安全可靠運行。

3.2 哈業變電站的改造方案及實施

哈業變電站在2004年就已經投入使用，在運行的十余年中，建成了一個電源進線，主接線形式為內橋接線，運行兩臺50000kVa的雙繞組主變壓器。與河西變電站同樣的，其主接線形式也為單母線，利用單母線進行分段接線。2段母線各帶11回出線和1個電容器出線。據現場的實際測量和嚴密的計算顯示，在兩臺主變10kV側加裝兩組限流電抗器后，其主接線的形式將會保持不變[5]。根據這一結果繼續推算下去。得知，當限流電抗器的電抗率的計算值達到8%時，10kV的母線短路電流將會不斷下降，直至21ka。根據哈業變電站目前的設備布局，110kV的設備在變電站以東，兩臺主變壓器位于變電站中部，10kV配電室在變電站以西，10kV側通過硬母排連接并將其引至配電室，10kV出線全部用電纜。根據哈業變電站的這一布局，再通過現場的實際勘察和詳細的測量，得知主變壓器到10kV配電室之間的距離適合加裝限流電抗器。但由于正處于運行狀態中的10kV母線橋不適應限流電抗器，需要對其進行一定的改造。其改造主要是將變壓器到10kV之間的過渡距離采用硬母排為進行連接，再將軟導線架空連接，將穿墻套管處用以軟導線和電抗器之間進行連接即可。將原有的10kV母線的支架進行拆除，增加兩組電抗器基礎、支柱絕緣子基礎和電流互感器基礎，增加兩個10kV母線支架基礎即可完成母線橋的改造，成功加裝限流電抗器。

4 結束語

隨著地區電源的不斷增多，電源點的接入也越來越密集，系統短路現象將會越來越頻繁，電流也將會越來越大，加裝限流電抗器和更換相關設備也并非能夠真正解決問題的根本。目前多數的500kV電網建設都十分落后，不具備加裝限流電抗器和更換設備的條件。實施開環措施，并不斷的優化電網的網架結構，結合變電站電網的具體情況，進而選擇合適的限流措施。

參考文獻

[1]仇群輝，徐建強，周垠，等.一起20kV線路故障的分析與對策[J].浙江電力，2015（4）：66-68.

[2]李文娟，王克球.限流電抗器在中新知識城的應用分析[J].廣東科技，2012（15）：103-104.

[3]李洋，于永軍.烏昌地區220kV母線短路電流限制措施的研究[J].陜西電力，2012（9）：41-45.