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(guò)了站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的電流額定值，必須結(jié)合變電站的具體情況采取相應(yīng)的限流措施。文章對(duì)變電站10kV母線短路電流的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的限制措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：母線短路；短路電流；限流措施

變電站10kV母線短路現(xiàn)象頻發(fā)，需要根據(jù)其特殊情況采用加裝限流電抗器或者更換相關(guān)的設(shè)備來(lái)達(dá)到控制變電站10kV母線短路電流的目的，同時(shí)又能保證變電站的安全和可靠運(yùn)行。

1 電流限制措施的原因分析

500kV系統(tǒng)隨著社會(huì)發(fā)展的需要而陸續(xù)接入電網(wǎng)，由于系統(tǒng)電壓等級(jí)和容量負(fù)荷的增加，系統(tǒng)短路電流也逐步的增大，使得變電站正在運(yùn)行的設(shè)備因不適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)生短路，影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。以包頭地區(qū)為例，冬季需要設(shè)置500kV的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以保證供電的可靠性，而包北地區(qū)的變電站需要增加2號(hào)主變壓器，新建220kV的生態(tài)鋁業(yè)變電站并對(duì)部分線路進(jìn)行改切，當(dāng)采用高新1號(hào)、2號(hào)主變壓器啊分裂運(yùn)行的方式，則會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算得出的各個(gè)變電站的三相短路電流值有的幾乎超標(biāo)。因此，為保證變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)變電站的具體情況進(jìn)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(shè)電抗器

由于限流電抗器具有明顯的電感特征，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路的情況時(shí)，可以利用這一特征來(lái)限制系統(tǒng)的短路電流，減少短路電流對(duì)系統(tǒng)的沖擊，又可以提高系統(tǒng)的殘壓。這就是限流電抗器的主要作用。當(dāng)變壓器低壓回路，和電抗器進(jìn)行串聯(lián)，可以降低低壓壓測(cè)的短路電流水平，將短路的電流控制在允許的范圍之內(nèi)，并將斷路器的額定開(kāi)斷容量有效降低，減少其帶來(lái)的損失。據(jù)化工有限公司對(duì)相同設(shè)備的投資情況進(jìn)行計(jì)算得知，所花費(fèi)的金額大約為22萬(wàn)元，具有一定的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，但限流電抗器容易產(chǎn)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(yùn)行

將10kV母線進(jìn)行分段運(yùn)行，母線短路電流只會(huì)流過(guò)1臺(tái)主變壓器，但和2臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)的電流相比較，其短路電流值則大大的降低。故在多數(shù)情況下可以在10kV側(cè)裝設(shè)輕型的電器來(lái)解決上述問(wèn)題。但由于變壓器的負(fù)荷相對(duì)不穩(wěn)定，使得電能的損耗也比2臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)的損耗更大，運(yùn)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(tǒng)短路電流的水平，還可以減少對(duì)其相鄰?fù)ㄐ啪€路的干擾，更可以促進(jìn)斷路器等其他電氣設(shè)備的選型。高阻抗變壓器雖然有很多的優(yōu)勢(shì)，但其損耗大、成本高，這也是其在使用過(guò)程中不可避免的問(wèn)題。若SZ10、SZ11兩種型號(hào)的變壓器的阻抗電壓達(dá)到20%，則化工有限公司的投資額將會(huì)由原來(lái)的22萬(wàn)元左右增加到50萬(wàn)元以上，又將使投資成本大大增加。

2.4 裝設(shè)出線電抗器

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

2.5 提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓

限制短路電流最行之有效的方法就是提高系統(tǒng)運(yùn)行的電壓。當(dāng)配電系統(tǒng)運(yùn)行的電壓不斷提高，饋電能力將不斷增強(qiáng)，這時(shí)短路的電流將會(huì)大大的降低。但這種方法實(shí)施之前需要做好配電網(wǎng)的升壓實(shí)施計(jì)劃，我國(guó)目前正處于該階段的試行時(shí)期。根據(jù)已經(jīng)投入運(yùn)行的110kV河西變電站和110kV哈業(yè)變電站的運(yùn)行情況，河西變電站和哈業(yè)變電站的布置格局已相對(duì)穩(wěn)定，但安裝電抗器還需要進(jìn)一步的考察?？紤]到變電站在建設(shè)時(shí)沒(méi)有預(yù)留電抗器的位置，若直接采取變壓器分列運(yùn)行的方式，則變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性將會(huì)遭到較大的損害，而短路電流下降的趨勢(shì)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(cè)裝設(shè)出線電抗器的方法，不僅投資的成本太高，而且實(shí)施的過(guò)程較為不易，花費(fèi)時(shí)間太長(zhǎng)，影響了供電站的供電。根據(jù)變電站的特殊情況，采取不同的限流措施來(lái)對(duì)變電站進(jìn)行短路電流限制。

3 方案的改造及實(shí)施

變電站限流方案的改造和具體的實(shí)施需要結(jié)合一定的實(shí)例來(lái)說(shuō)明。文章以上述的河西變電站和哈業(yè)變電站為例來(lái)具體說(shuō)明。

3.1 河西變電站的改造方案及實(shí)施

河西變電站自1992年投入運(yùn)行以來(lái)，目前已經(jīng)擁有召河線和河西線兩個(gè)電源進(jìn)線，主接線主要以單母線進(jìn)行分段接線，如35kV和10kV側(cè)主接線都是由單母線進(jìn)行分段接線的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(shè)時(shí)沒(méi)有預(yù)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(méi)有“落腳點(diǎn)”?？紤]到河西變電站的特殊情況，可以將現(xiàn)運(yùn)行的10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)短路開(kāi)斷電流為31.5kA的所有設(shè)備更換為短路開(kāi)斷電流為40kA的設(shè)備。這樣更換以后不僅可以對(duì)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(yùn)行。

3.2 哈業(yè)變電站的改造方案及實(shí)施

哈業(yè)變電站在2004年就已經(jīng)投入使用，在運(yùn)行的十余年中，建成了一個(gè)電源進(jìn)線，主接線形式為內(nèi)橋接線，運(yùn)行兩臺(tái)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(jìn)行分段接線。2段母線各帶11回出線和1個(gè)電容器出線。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)量和嚴(yán)密的計(jì)算顯示，在兩臺(tái)主變10kV側(cè)加裝兩組限流電抗器后，其主接線的形式將會(huì)保持不變[5]。根據(jù)這一結(jié)果繼續(xù)推算下去。得知，當(dāng)限流電抗器的電抗率的計(jì)算值達(dá)到8%時(shí)，10kV的母線短路電流將會(huì)不斷下降，直至21ka。根據(jù)哈業(yè)變電站目前的設(shè)備布局，110kV的設(shè)備在變電站以東，兩臺(tái)主變壓器位于變電站中部，10kV配電室在變電站以西，10kV側(cè)通過(guò)硬母排連接并將其引至配電室，10kV出線全部用電纜。根據(jù)哈業(yè)變電站的這一布局，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際勘察和詳細(xì)的測(cè)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(yùn)行狀態(tài)中的10kV母線橋不適應(yīng)限流電抗器，需要對(duì)其進(jìn)行一定的改造。其改造主要是將變壓器到10kV之間的過(guò)渡距離采用硬母排為進(jìn)行連接，再將軟導(dǎo)線架空連接，將穿墻套管處用以軟導(dǎo)線和電抗器之間進(jìn)行連接即可。將原有的10kV母線的支架進(jìn)行拆除，增加兩組電抗器基礎(chǔ)、支柱絕緣子基礎(chǔ)和電流互感器基礎(chǔ)，增加兩個(gè)10kV母線支架基礎(chǔ)即可完成母線橋的改造，成功加裝限流電抗器。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著地區(qū)電源的不斷增多，電源點(diǎn)的接入也越來(lái)越密集，系統(tǒng)短路現(xiàn)象將會(huì)越來(lái)越頻繁，電流也將會(huì)越來(lái)越大，加裝限流電抗器和更換相關(guān)設(shè)備也并非能夠真正解決問(wèn)題的根本。目前多數(shù)的500kV電網(wǎng)建設(shè)都十分落后，不具備加裝限流電抗器和更換設(shè)備的條件。實(shí)施開(kāi)環(huán)措施，并不斷的優(yōu)化電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，結(jié)合變電站電網(wǎng)的具體情況，進(jìn)而選擇合適的限流措施。

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