CN103401228B

CN103401228B - 一种不对称短路电流的抑制方法

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Publication number: CN103401228B
Application number: CN201310325526.2A
Authority: CN
Inventors: 冯煜尧; 黄磊; 崔勇
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Shanghai Municipal Electric Power Co; East China Power Test and Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Shanghai Municipal Electric Power Co; East China Power Test and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: CN103401228A

Abstract

本发明涉及一种不对称短路电流的抑制方法，用于抑制500kV/220kV电网系统中500kV站的220kV母线单相短路电流，所述500kV/220kV电网系统包括N个变压器站，该方法包括以下步骤：1)判断500kV站的220kV母线是否是3/2接线方式，是则转向步骤3)，否则转向步骤2)；2)修正单相短路电流的校核方式为：单相短路电流＝总的单相短路电流-最小分支单相短路电流；3)优化减少变压器站接地点。与现有技术相比，本发明可有效抑制单相短路电流，使电网系统运行更加安全可靠。

Description

一种不对称短路电流的抑制方法

技术领域

本发明涉及输变电技术领域，尤其是涉及一种基于主变接地点选取的电网不对称短路电流的抑制方法。

背景技术

目前，上海500kV电网单相短路电流大都超过三相短路电流，主要是由于直流换流变的接地方式以及220kV降压变绕组接线方式所引起，为了解决该问题采用的方法是通过直流换流变加装中性点小电抗或是500kV电厂升压变加装中性点小电抗。但是，该方法只能对附近500kV站点单相短路电流产生影响，影响范围较为有限，500kV大多数厂站的单相短路电流仍然大于三相短路电流。而且部分500kV站的220kV母线采用的是双母双分段结构，其站内电流分布与3/2接线不尽相同，这就使得过往对于220kV单相短路电流校核方式无法精确反映流过220kV开关的最大单相短路电流，因此，为了有效抑制单相短路电流，提高电网运行方式安排的灵活性，有必要对220kV单相短路电流校核方式以及抑制方法进行修正。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不对称短路电流的抑制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种不对称短路电流的抑制方法，用于抑制500kV/220kV电网系统中500kV站的220kV母线单相短路电流，所述500kV/220kV电网系统包括N个变压器站，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)判断500kV站的220kV母线是否是3/2接线方式，是则转向步骤3)，否则转向步骤2)；

2)修正单相短路电流的校核方式：修正后的单相短路电流＝总的单相短路电流-最小分支单相短路电流；

3)优化减少变压器站接地点。

步骤3)所述优化减少变压器站接地点包括以下步骤：

301)系统初始化，设定i＝0；

302)更新i＝i+1，判断i是否大于N，是则结束，否则取消系统第i个变压器站接地；

303)校核系统过电压是否达标，是则转向步骤305)，否则转向步骤304)；

304)恢复第i个变压器站接地，转向步骤302)；

305)校核零序保护是否达标，是则转向步骤302)，否标则转向步骤304)。

步骤303)所述的校核系统过电压是否达标指判断第i个变压器站的零序短路阻抗与正序短路阻抗的比值是否小于3，是则达标，否则不达标。

在超高压系统中，当R＜＜X时，单相短路时健全相电压计算公式为：

U_{B} = U_{C} = E_{A} \sqrt{{(\frac{1.5 \frac{X_{0}}{X_{1}}}{2 + \frac{X_{0}}{X_{1}}})}^{2} + \frac{3}{4}} = α U_{p}

式中，U_p为故障前故障点相电压，α为接地系数，X₁为故障点正序短路阻抗，X₀为故障点零序短路阻抗。

当X₀/X₁＝3时，α＝1.25U_p＝0.72U_e，其中U_e为线电压，所以不管是全部变压器还是部分变压器中性点直接接地或经过阻抗接地，只要该系统处处满足X₀/X₁≤3，即能满足单相接地时健全相电压不超过0.8倍线电压这一条件，均属于有效接地系统。

步骤305)所述的校核零序保护是否达标指判断第i个变压器站母线单相短路故障时，各分支3I₀最小值是否满足零序保护的启动条件，是则达标，否则不达标。

所述3I₀指短路时正序电流、负序电流和零序电流的和。

与现有技术相比，本发明可有效抑制单相短路电流，使电网系统运行更加安全可靠。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

由于直流换流变的接地方式以及220kV降压变绕组接线方式的要求，使得上海电网越来越多的500kV站即使加装中性点小电抗，其220kV母线单相短路电流仍超过三相短路电流。而部分500kV站的220kV母线采用的是双母双分段结构，其站内电流分布与3/2接线不尽相同，因此，为更精确地反映流过220kV开关的最大单相短路电流，提高电网运行方式安排的灵活性，有必要对220kV单相短路电流校核方式进行修正。

若220kV母线采用的是非3/2结构，那么当母线发生单相短路时，由于相连线路或主变地接连跳开，流过220kV开关的最大单相短路电流就是最大分支单相短路电流，因此母线故障并不是短路电流最大的情况。当220kV线路出口发生单相短路时，总的短路电流为流过线路两侧开关的短路电流之和，则线路出口侧开关流过的短路电流即为总的短路电流减去该线路的分支短路电流。因此，对于采用非3/2接线的220kV母线，其单相短路电流校核方式建议修正为：单相短路电流＝总的单相短路电流-最小分支单相短路电流。

采取上述修正方案后，上海各500kV站的220kV母线单相短路电流水平如表1所示。由表可见，各220kV母线单相短路电流下降幅度约在0.2～0.5kA不等。

表12012年上海220kV母线单相短路电流修正前后比较

单位：kA

220kV母线	单相短路电流	修正后的单相短路电流
			黄渡	39.9	39.6
南桥	46.8	46.5
			杨高	40.4	40.1
泗泾	44.4	44.1
			杨行	48.9	48.9
顾路	50.9	50.9
			徐行I母	45.7	45.7
徐行II母	31.6	31.6
			远东	44.7	44.2
亭卫	39.8	39.6
			练塘	26.0	25.9
新余	25.9	25.6

2012年上海各500kV站的220kV母线短路电流水平以及零序短路阻抗与正序短路阻抗之比如表2所示。

表2上海各500kV站的220kV母线短路电流水平及零序短路阻抗与正序短路阻抗之比

单位：kA

厂站	三相	单相	X0/X1
				杨行	49.0	48.9	1.01
顾路	46.3	50.9	0.73
				杨高	44.6	40.4	1.31
黄渡	37.9	39.9	0.84
				南桥	41.7	46.8	0.69
泗泾	43.5	44.4	0.93
				徐行12	46.8	45.7	1.06
徐行34	34.9	31.6	1.31
				远东	38.8	44.7	0.59
亭卫	33.3	39.8	0.50
				练塘	21.4	26.0	0.47
新余	22.1	25.9	0.56

由表可见，上海所有500kV站的220kV母线单相短路电流基本都超过三相短路电流，其中顾路单相短路电流超过50kA，且顾路主变已加装中性点小电抗，因此需考虑采取另外的手段来限制其单相短路电流超标。通过表中还可以发现，上海大多数220kV母线零序短路阻抗与正序短路阻抗值比小于1，这也是220kV站单相短路电流普遍超过三相的原因。

为了减小单相短路电流，就必须增大系统零序短路阻抗，一个可行的办法就是减少系统接地点，而减少系统接地点会带来过电压问题，并对零序保护产生影响，因此减少系统接地点时须同时对过电压以及零序保护进行校核。

U_{B} = U_{C} = E_{A} \sqrt{{(\frac{1.5 \frac{X_{0}}{X_{1}}}{2 + \frac{X_{0}}{X_{1}}})}^{2} + \frac{3}{4}} = α U_{p}

因此，建议取消巨峰、洲海、杨厂Z2、杨厂F的接地点，顾路220kV单相短路电流可减小至49.3kA。同时220kV主变接地点优化后，各站X′₀/X₁均小于3(如表3所示)，仍然属于有效接地系统。

对零序保护校核同样可以发现，接地点优化后，顾路分区各站母线单相短路故障时(接地阻抗200Ω)各分支3I0最小值仅有少部分站略微减小，基本能满足零序保护的3I0启动条件(如表3所示)，所以原则上可通过减少主变接地点降低顾路220kV单相短路电流，具体实施可行性仍需保护部门进行详细校核。

表3顾路分区220kV各站正序、零序短路阻抗比值以及母线单相短路故障时(接地阻抗200Ω)各分支3I₀最小值

单位：pu/A

厂站	X₁	X₀	X₀/X₁	Min(3I₀)	X₀’	X₀’/X₁	min(3I₀’)
								顾路	0.00537	0.00397	0.74	9.2	0.00461	0.86	10.2
王港	0.00605	0.00537	0.89	12.3	0.00631	1.04	13.2
								张桥	0.00621	0.00477	0.77	31.1	0.00542	0.87	34.2
巨峰	0.00585	0.00482	0.82	27.3	0.00552	0.94	30.1
								唐镇_Z	0.00897	0.01142	1.27	303.1	0.01314	1.46	302.2
龙东_F	0.01106	0.01261	1.14	92.4	0.01306	1.18	94.7
								高东	0.00635	0.00662	1.04	164.1	0.00719	1.13	164.5
洲海	0.00607	0.00506	0.83	31.2	0.00559	0.92	34.6
								外一	0.00579	0.00497	0.86	47.1	0.00549	0.95	47.5
银山	0.00677	0.00501	0.74	26.5	0.00548	0.81	29.3
								罗山_1	0.00989	0.01199	1.21	65.9	0.01243	1.26	67.5
源深_Z	0.01024	0.01214	1.19	240.5	0.01258	1.23	238.8
								紫薇	0.01223	0.01356	1.11	561.3	0.014	1.14	559.0
锦绣86	0.00764	0.00571	0.75	662.9	0.00617	0.81	662.9
								锦绣87	0.0075	0.0072	0.96	661.8	0.00767	1.02	661.8
东昌71	0.01162	0.01335	1.15	660.5	0.0138	1.19	660.5
								东昌88	0.00944	0.00668	0.71	661.3	0.00714	0.76	661.3
广场73	0.01299	0.01362	1.05	659.9	0.01406	1.08	659.9
								杨厂Z1	0.00886	0.00984	1.11	556.6	0.01023	1.15	601.8
杨厂Z2	0.00886	0.0105	1.19	603.9	0.01092	1.23	662.0
								森林_F	0.00844	0.00632	0.75	565.0	0.00676	0.80	556.4

2012年上海电网只有杨行220kV母线两相接地短路比三相及单相短路电流大0.5kA，其余均小于三相及单相短路电流，由于两相接地短路电流过大也是由系统零序短路阻抗过小引起，因此可考虑采取与限制单相短路电流相同的措施，即减少220kV主变接地点来解决。

Claims

1.一种不对称短路电流的抑制方法，用于抑制500kV/220kV电网系统中500kV站的220kV母线单相短路电流，所述500kV/220kV电网系统包括N个变压器站，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3)优化减少变压器站接地点；

步骤3)所述优化减少变压器站接地点包括以下步骤：

301)电网系统初始化，设定i＝0；

302)更新i＝i+1，判断i是否大于N，是则结束，否则取消电网系统第i个变压器站接地；

303)校核电网系统过电压是否达标，是则转向步骤305)，否则转向步骤304)；

304)恢复第i个变压器站接地，转向步骤302)；

305)校核零序保护是否达标，是则转向步骤302)，否则转向步骤304)。

2.根据权利要求1所述的一种不对称短路电流的抑制方法，其特征在于，步骤303)所述的校核电网系统过电压是否达标指判断第i个变压器站的零序短路阻抗与正序短路阻抗的比值是否小于3，是则达标，否则不达标。

3.根据权利要求1所述的一种不对称短路电流的抑制方法，其特征在于，步骤305)所述的校核零序保护是否达标指判断第i个变压器站母线单相短路故障时，各分支3I₀最小值是否满足零序保护的启动条件，是则达标，否则不达标；所述3I₀指短路时正序电流、负序电流和零序电流的和。