新疆五彩湾地区短路电流解决措施研究

新疆五彩湾地区短路电流解决措施研究

周专1宋新甫1高玉喜2王新宝2

（1.国网新疆电力公司经济技术研究院新疆乌鲁木齐830016；

2.南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102）

摘要：随着五彩湾地区网架及电源建设，该地区电网整体短路电流水平超标。为解决短路电流超标问题，文章从加装常规串抗、加装故障限流器两个方面提出了短路电流抑制方案，经分析，均能够有效抑制该地区短路电流，且加装故障限流器不影响电网正常运行。

关键词：短路电流；串联电抗；故障限流器

1研究背景

1.1五彩湾地区基本情况

随着电解铝、化工企业纷纷落户昌吉东部的五彩湾地区，以及电网网架加强，短路电流水平也呈现了大幅上升，从而限制了该地区机组继续接入。随着750千伏配套火电机组以及准北-华东皖南、芨芨湖-华中四川特高压直流工程相继投运，导致220千伏变电站短路电流超标问题更为严重，严重威胁电网的安全稳定运行，迫切需要采取措施限制电网的短路电流水平。

1.2限制短路电流措施简介

目前采用的限制短路电流措施主要有以下几种手段：①优化电源接入方式，大型电源分散接入电网；②更换开关设备，采用高额定开断能力断路器；③采用高阻抗变压器设备，限制高等级向下级电网提供短路电流的作用；④断开联络线运行或调整网架，母线分段运行；⑤装设短路电流限制设备，如电厂出线或母联加串抗、故障限流器等；⑥发展特高压电网，将低一级系统解列分片运行。⑦采用柔性直流输电技术，采用背靠背输电将短路电流隔离。

2五彩湾地区短路电流问题研究情况

基于2018年网架在全接线全开机方式下，新疆五彩湾地区750千伏的母线三相短路电流不超标，而五彩湾220千伏三相短路电流水平为69.32千安，彩虹220千伏三相短路电流水平为65.31千安，因此有必要对五彩湾变和彩虹变提出合理的运行方式来缓解短路电流超标问题。

通过全接线方式下短路电流计算可得到，宜化、其亚、神火和古泉电厂机组基本每台机组对电网贡献的短路电流可达到2.3千安。为控制三相短路电流在较低水平，五彩湾地区电网运行方式安排宜将五彩湾母线或者彩虹母线分列运行，并在电厂侧增加控制措施。

2.1常规短路电流抑制措施

1）五彩湾220母线分列、电厂出线加装串抗

考虑在宜化电厂、其亚电厂、神火电厂出线双回线路靠近电厂侧加装15欧姆或20欧姆串联电抗，通过结合母线分段运行措施研究降低五彩湾地区短路电流水平能力。

经分析，相比不加串抗情况，加装串抗情况下，宜化电厂出线处的短路电流下降20%，其亚电厂出线处的短路电流下降33%，神火电厂出线处的短路电流下降21%；为有效解决五彩湾地区短路电流超标问题，在三电厂出线处加串抗之外，还需考虑安排不同运行方式分析三相短路电流水平情况。

若进一步考虑750五彩湾220kV母线分列运行方式，五彩湾、彩虹短路电流仍然超标，经分析，在宜化电厂、其亚电厂、神火电厂三处出线处加20欧姆串抗，且安排750五彩湾220kV母线分列运行，能够控制短路电流在允许范围内。

2）加装串抗对电网的影响分析

常规串联电抗器即为不可控电抗器，运行方式简单、安全可靠，但串抗对电网导致的问题如下：①增大了线路的阻抗值，增加了系统的无功损耗；②导致电厂与电网电气距离增大在一定程度上降低了系统稳定性，同时在电厂出线轻潮流时电厂端电压偏高，有过电压风险；③限制后的电流会影响继电保护等设备的正确动作，需对现有线路上的距离保护方案进行修改。

针对五彩湾地区宜化电厂、其亚电厂、神火电厂三处出线处加串抗前后，五彩湾地区断面受入功率时五彩湾主变断面断开后的电压问题、五彩湾地区断面输出功率时五彩湾主变断面断开后的机组的暂态功角问题进行对比分析。

2.2短路电流抑制新技术应用

1）故障限流器简介

故障限流器中包含电力电子元件，正常运行时限流器呈现零阻抗或低阻抗，不改变电网正常运行，有功损耗很小。系统发生故障时，当短路电流电流达到动作值的时候，触发晶闸管快速导通，大部分电流快速转移到晶闸管支路，电抗投入电路进行限流，在极短时间内动作，限制短路后的第一个峰值电流，通过增大故障点的等值阻抗，从而把系统中的短路电流减小到可控、安全的水平。

2）五彩湾220母线分列、电厂出线加装故障限流器

针对在宜化电厂、其亚电厂、神火电厂出线双回线路靠近电厂侧加装故障限流器的情况下，通过结合断开联络线运行或调整网架，母线分段运行、联络线停运、安排火电机组转带等措施研究降低五彩湾地区短路电流水平。

通过确定合适的电容电抗参数，短路电流限制器可在不影响系统正常运行的情况下，有效降低对五彩湾地区的三相短路电流。经分析，同容量的短路电流限制器，能够达到与采用串抗方案降低短路电流水平一样的效果。

3）故障限流器对电网的影响

故障限流器正常运行时装置呈现零阻抗或低阻抗，故障发生后才呈现高阻抗，不改变电网正常运行特性，相比串抗方案增大了线路的阻抗值，不增加系统的有功和无功损耗。且通过系统统分析和保护配合设计，不影响继电保护等设备的正确动作。

3结束语

综上所述，为解决短路电流超标问题，加装常规串抗、加装故障限流器并结合方式调整均能够有效抑制五彩湾地区短路电流，且加装故障限流器不影响电网正常运行。

参考文献：

[1]孙奇珍，蔡泽祥等.500kV电网短路电流超标机理及限制措施适应性化[J].电力系统自动化,2009,33(21):92?96.

[2]张铭.短路电流限制器技术综述[J].华东电力,2008,36(9):43?47.

作者简介：周专（1987.9-），男，工程师，主要研究方向：电力系统稳定分析与控制。