關(guān)于10kv電壓等級設(shè)備短路電流水平問題的研究

孟祥東

摘 要：近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)較之前相比有了顯著進(jìn)步 ，電容量也逐漸獲得大幅度增加。現(xiàn)階段，我國220kV的高阻抗主變壓器低壓側(cè)10kV短路電流水平已經(jīng)很難低于20kA，由此便嚴(yán)重的影響了配電網(wǎng)的安全運行。對此，本文簡要分析了220kv變電站10kv側(cè)的短路電流計算情況，而后就其衰減情況進(jìn)行了計算處理，并最終就其結(jié)果展開了分析探討。

關(guān)鍵詞：10kV；變壓器；短路電流；配網(wǎng)

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0194-02

隨著當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全社會的整體用電量持續(xù)增大，短路電流水平也不斷升高。通過應(yīng)用高阻抗變壓器便可在不增加占地面積與資金費用的前提下，可以有效降低能耗，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對短路電流水平的有效降低，基于此該技術(shù)已經(jīng)被大規(guī)模的應(yīng)用到電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中。但是，常規(guī)的220kV高阻抗變壓器低壓側(cè)10kV短路電流水平已經(jīng)很難低于20kA，對于配電網(wǎng)的安全運行構(gòu)成了嚴(yán)重的安全威脅，因此就針對10kv電壓等級設(shè)備短路電流水平問題展開相關(guān)的研究工作有著一定的現(xiàn)實意義。

1 220kv變電站10kv側(cè)短路電流計算

主網(wǎng)10kV與配網(wǎng)10kV電壓等級聯(lián)絡(luò)主要是通過220kV變電站10kV側(cè)經(jīng)由配電線路和10kV配電系統(tǒng)相連接。鑒于配網(wǎng)系統(tǒng)本身所存在著的高度復(fù)雜性以及高夫長發(fā)生率等現(xiàn)實情況，為了防止由于配電網(wǎng)出現(xiàn)故障而對主網(wǎng)造成不利干擾，便需對220kV變電站10kV出線開環(huán)予以充分考量，同時周邊區(qū)域?qū)嵤┹椛涔╇姟Ｒ罁?jù)有關(guān)調(diào)查研究表明，隨著近些年來在220kV當(dāng)中對于變電站高阻抗主變壓器的相繼建成，半年短路電流水平大都可被控制在25kA以下。

現(xiàn)以某220kV變電站進(jìn)行舉例說明，對其短路電流實施計算處理，基準(zhǔn)值Sj取值100MVA，Uj取與之所對應(yīng)的平均電壓值。規(guī)模為主變壓器共3臺，220kV出線終期8回，110kV14回。主變參數(shù)為額定電壓220kV，容量180MVA，阻抗電壓Ud1-2=15%，Ud1-3=52%，Ud2-3=34%。其母線一側(cè)兩項短路電流有效值為21.52kA，三相短路電流有效值為24.85kA。計算結(jié)果表明，其遠(yuǎn)期短路電流會受到系統(tǒng)容量的增大而隨之?dāng)U大，最大短路電流有可能升高至主網(wǎng)10kV設(shè)備短路的限定臨界值31.5kA。

2 220kv變電站10kv側(cè)短路電流衰減計算

依據(jù)對220kv變電站10kv側(cè)短路電流的計算分析表明，在10kV供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路情況時，各不同距離短路點其電流變化情況如下圖1所示。

觀察下上1便可發(fā)現(xiàn)在配電線路長度不斷增加的同時，線路導(dǎo)線阻抗對短路電流的影響將明顯衰減。因此現(xiàn)就針對220kv變電站10kv側(cè)短路電流衰減展開計算分析。

2.1 計算目的

計算在連接主配網(wǎng)的220kV變電站10kV側(cè)首回配電線路短路，其短路電流值在25.5kA、32kA之時需通過多長的輸送距離方可下降至20kA。

2.2 計算條件

（1）電壓等級10kV，系統(tǒng)短路電流為25.5kA、32kA。（2）計算基準(zhǔn)值Sj=100MVA，Uj=10.5kV。（3）所有10kV配電線路都處于開環(huán)運行狀態(tài)，只需考量1回三相短路情況，在出現(xiàn)短路現(xiàn)象時，確保只有系統(tǒng)側(cè)對短路點進(jìn)行電流傳輸，其余線路均不對短路點進(jìn)行電流傳輸。（4）配電線路導(dǎo)體采用以下兩種：①10kV電力線纜ZR-YJ22-3×300。依據(jù)國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范參數(shù)，其電抗值為0.0898Ω/km，電阻值為0.0795Ω/km。②而10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線選用JKYJ-240。據(jù)國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范參數(shù)，其導(dǎo)線外部徑長為21.6mm，半徑為10.8mm。鑒于電阻與電抗兩項數(shù)值級別相等，因而在進(jìn)行計算處理時需對電阻進(jìn)行如下計算處理：

2.3 系統(tǒng)短路電流為25.5kA時短路電流衰減計算

系統(tǒng)短路阻抗值標(biāo)幺值為：

（1）針對選用10kV電力電纜導(dǎo)線ZR-YJ22-3×300的情況，針對其10kV側(cè)短路電流衰減的計算應(yīng)為：≤20，求解得L≥0.507km。

（2）針對選用10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線JKYJ-240的情況，針對其10kV側(cè)短路電流衰減的計算應(yīng)為：≤20，求解得L≥0.195km。

2.4 系統(tǒng)短路電流為32kA時短路電流衰減計算

系統(tǒng)短路阻抗值標(biāo)幺值為：

（1）針對選用10kV電力電纜導(dǎo)線的情況，針對其10kV側(cè)短路電流衰減的計算應(yīng)為：，求解得L≥0.965km。

（2）針對選用10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線的情況，針對其10kV側(cè)短路電流衰減的計算應(yīng)為：，求解得L≥0.373km。

3 結(jié)果分析

分析上述計算數(shù)據(jù)可得出如下幾項結(jié)論：（1）在選用10kV電力電纜出線之時，25.5kA的短路電流在行經(jīng)長度超過0.507km的導(dǎo)線之后，其短路電流將下降至不足20kA。（2）同時在選用10kV電力電纜出線時，32kA短路電流在行經(jīng)0.965km導(dǎo)線之后，其短路電流將會降低至不足20kA。（3）在選用10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線出線之時，25.5kA短路電流在行經(jīng)超過0.195km的導(dǎo)線以后，短路電流將會下降至不足20kA。（4）同時在選用10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線出線時，32kA短路電流在行經(jīng)長度超過0.373km的導(dǎo)線之時，其短路電流將會下降至不足20kA。

短路電流計算水平年程度，選用10kV電力電纜出線亦或是選用10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線出線，各自經(jīng)由0.507km、 0.195km電氣距離之后和短路電流水平為20kA的配網(wǎng)設(shè)備互相連接，可確保即便是在最大短路電流狀況下，配網(wǎng)設(shè)備仍安全可靠。在遠(yuǎn)期主網(wǎng)10kV側(cè)短路電流水平達(dá)到32kA之時，選用10kV電力電纜出線亦或是10kV架空絕緣鋼芯鋁絞線出線，各自行經(jīng)0.965km、0.373km電氣距離后和短路短路電流水平為20kA的配網(wǎng)設(shè)備互相連接，可確保即便是在最大短路電流狀況下，配網(wǎng)設(shè)備仍然能夠安全可靠的運行。為確保計算值可具備一定的富裕空間，上述計算短路電流均略高于最大短路電流，電力電纜和架空出導(dǎo)線截面也都選用同一電壓級別當(dāng)中較大的導(dǎo)線。在具體施工應(yīng)用時，導(dǎo)線截面會較小一些，短路電流在下降到20kA后其電氣距離也將有所下降。

4 結(jié)語

總而言之，經(jīng)上述計算及分析表明，目前我國標(biāo)準(zhǔn)主配網(wǎng)間對10kV設(shè)備不同短路電流的水平規(guī)定并不存在具體性的沖突影響。主網(wǎng)10kV設(shè)備短路電流水平相較于同等電壓級別配網(wǎng)而言要更高一些，重點需考慮主網(wǎng)和配網(wǎng)間連接導(dǎo)線對短路電流的衰減效應(yīng)。在220kV變電站應(yīng)用高阻抗主變壓器對短路電流采取限制以后，絕大多數(shù)的配網(wǎng)設(shè)備均可符合于安全運行需求。

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