變壓器短路阻抗對系統短路電流和穩定性產生的影響探究

摘要：本文介紹了變壓器短路阻抗的基本情況，簡述變壓器短路阻抗計算方法，通過建立模型和公式推導，對短路電流問題經行了闡述，詳細分析了變壓器短路阻抗對系統短路電流和穩定性產生影響的原因，并就如何平衡短路電流于系統穩定性提出了建議，具有一定的指導意義。

關鍵詞：短路阻抗;短路電流;系統穩定性

引言

隨著經濟社會的持續發展和電力網的建設與改造，電網建設與城市用地之間的矛盾日趨突出。解決電網建設與城市用地之間矛盾的途徑之一是采用大容量變壓器，在此情形下，電力系統的阻抗隨著電力系統中容量的增加而減少，短路電流也就越來越大，變壓器的安全運行也會由于過大的短路電流而受＼到嚴重的影響，從而使電壓器損壞，不能維持電力系統的正常工作，影響電力提供的穩定性。因此，在變壓器短路工況時，研究變壓器短路阻抗對短路電流和繞組穩定性方面的影響已成為電力行業亟待突破的重要難題之一。

1.影響變壓器短路阻抗的相關因素

1.1變壓器的短路阻抗的一般定義

當頻率定額以及確定溫度之下，一對繞組中的一繞組端子之間產生等效串聯阻抗就是短路阻抗。

讓電壓在一次繞組中逐漸增長，若是二次繞組中短路電流到達定額的電流數值時，一次繞組中的電壓（短路電壓）與定額電壓的比值，由此變壓器的短路阻抗又被成為阻抗電壓。

1.2變壓器的短路阻抗的計算方法

由圖4分析可得，在系統發生單相接地短路故障時，系統的短路電流迅速增加，接地結束后，暫態分量電流在過渡時間內迅速衰減，系統電流逐漸衰減至穩定狀態。對比不同變壓器阻抗電壓，不難發現變壓器在采用高阻抗標幺值時，短路電路電流衰減較快，短路電流的衰減速度隨著短路阻抗的增加而增加，大小隨阻抗標幺值的增加而減小，因從對于限制變壓器短路電流值的激增，高阻抗標幺值具有顯著的作用

2.3變壓器不同短路阻抗對系統穩定性的影響

在研究變壓器短路阻抗對系統穩定性的影響時，選用系統功率角（下簡稱功角）作為觀測指標，在發動機的運行過程中，功角能夠對其運行情況進行準確測量，為了防止發動機在運行過程中出現失穩等情況，必須對功角進行實時監測，同時，其也能為勵磁系統低勵限制的安全深度提供一定的依據。本文在變壓器短路阻抗電壓比例為4%的情況，選取了一系列功角δ0，進行模擬計算。直到增大后的臨界功角曲線在失穩，從而得到系統的暫態穩定臨界功角δlim和臨界功率Plim。仿真結果如表2所示，從圖中可以看出當初始功角為72°，系統在發生大攪動之后能夠達成穩定的運行狀態，但是當初始功角增加至73°時，系統會在大攪動之后失去穩定的運行狀態。由此可以得出，4%的變壓器短路阻抗下，系統暫時穩定狀態下的功角為72°，其臨界功率是421 MW。繼續對比不同阻抗下變壓器的短路電流和穩定性，結果見表2，選取了4%，38%，64%，80%的變化過程，數值結果表明變壓器的短路阻抗標幺值逐步增加，系統穩定性隨之減小，短路電流也逐步降低。4%時系統暫態臨界功角相比于80%，減小了約7°，短路電流減小到最初的43%，即在短路電流降低的同時系統的穩定性有所下降，綜合考慮到減少短路電流與提升系統穩定性的需求，在短路阻抗標幺值64%時，此使系統臨界功角降低了5%，而最大短路電流減少了53%，性能更為均衡。

3.結語

研究變壓器短路阻抗對系統短路電流和穩定性的影響，有利于進一步分析高阻抗變壓器參數于短路電流變化之間的相關規律，尋找出一套合適的變壓器參數選擇規范。高阻抗變壓器的出現為系統短路電流過大問題提供了解決方案，但是過大的阻抗值又會對系統的穩定性造成負面影響，因此如何選擇合適的參數來平衡上述兩個方面具有十分重要的意義。

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作者簡介：

孫振，男，漢族，1985年12月生，湖北孝感人，工學學士，工程師，主要從事：電力系統運行與維護。