CN114256804A - 电力短路电流直流分量超标改造方法、系统、设备和介质 - Google Patents

电力短路电流直流分量超标改造方法、系统、设备和介质 Download PDF

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赵林杰
张曦
陈佳莉
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Abstract

本发明涉及电力系统短路电流处理技术领域，公开了一种电力短路电流直流分量超标改造方法，通过在母线上安装快速断路器，实现母线分段运行，降低短路电流；或者在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流；或者在出线端上安装快速断路器以降低出线端上的短路电流；常规断路器可以满足经过降低之后短路电流的要求，实现短路电流的稳定断开。

Description

电力短路电流直流分量超标改造方法、系统、设备和介质
技术领域
本发明涉及电力系统短路电流处理技术领域，特别是涉及电力短路电流直流分量超标改造方法、系统、设备和介质。
背景技术
当前短路电流水平偏高成为影响各区域电网规划运行的突出问题，系统专业分析计算短路电流的主要目的为校核开关设备开断能力能否满足规划方案、系统运行方式下的短路电流要求。短路电流交流分量和直流分量都会影响断路器的开断能力，在进行短路电流分析及开关设备选择时，均主要关注短路电流交流分量是否满足断路器开断电流要求，对直流分量的影响欠缺深入研究。随着电网电压等级的提升，大容量发电机、变压器的不断应用，一次设备的电抗与电阻比值增大，短路电流直流分量衰减时间常数逐渐增长，使直流分量超标，进而影响高压断路器的短路开断能力。
目前电网公司存在着大量运行中的高压交流断路器，其额定短路开断电流的直流分量的时间常数已经远远低于系统短路电流的时间常数，一旦断路器无法成功开断，将导致系统暂态失稳或越级跳闸，造成大面积停电的风险。因此，需严防上述短路电流直流分量超标引发断路器无法开断的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力短路电流直流分量超标改造方法、系统、设备和介质，解决短路电流直流分量超标引发断路器无法开断的技术问题。
为了实现上述目的，
第一方面，本发明提供了一种电力短路电流直流分量超标改造方法，通过在母线上安装快速断路器，实现母线分段运行，降低短路电流；或者在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流；或者在出线端上安装快速断路器。
第二方面，本发明提供了一种电力短路电流直流分量超标改造系统，包括快速断路器，用于安装在母线上以实现母线分段运行，降低短路电流；或者和限流器并联的安装在出线端上，以降低出线端的短路电流；或者安装在出线端上以降低短路电流。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现第一方面所述电力短路电流直流分量超标改造方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，用于被处理器执行时，实现第一方面所述电力短路电流直流分量超标改造方法。
本申请提供一种电力短路电流直流分量超标改造方法、系统、设备和介质与现有技术相比，其有益效果在于：
通过在母线上安装快速断路器，实现母线分段运行，降低短路电流；或者在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流；或者在出线端上安装快速断路器以降低出线端上的短路电流。常规断路器可以满足经过降低之后短路电流的要求，实现短路电流的稳定断开。
附图说明
图1是本发明实施例1的电力短路电流直流分量超标改造系统的示意图。
图2是本发明实施例1的电力短路电流直流分量超标改造系统的示意图。
图3是本发明实施例1的电力短路电流直流分量超标改造系统的示意图。
图4是本发明实施例1的电力短路电流直流分量超标改造系统的示意图。
图5是本发明实施例2的电力短路电流直流分量超标改造系统的示意图。
图6是本发明实施例3的电力短路电流直流分量超标改造系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语：
母线：在电力系统中，母线将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起，起着汇集、分配和传送电能的作用。
限流器：属于电器元件领域，是一种特别用于限制电流的装置，其特征在于它有一个标准环型铁芯，在所述的铁芯上缠绕有多芯的铜芯胶包线，在所述的多芯的铜芯胶包线上间隔一定距离分别设置有一个动力电源的接口，一个普通家用电器电源的接口和一个照明电源接口。
遮断容量：遮断容量又叫断流容量，它是指高压断路器等设备断开短路电流的能力的一项技术数据，其值要大于使用时可能通过的短路电流(即遮断容量大于短路容量)，否则就不能用，就要另选遮断容量大的开关或采取加装限流线圈以降低短路容量，使之符合要求。
实施例1
本发明实施例优选实施例的一种电力短路电流直流分量超标改造方法，通过在母线上安装快速断路器，实现母线分段运行，降低短路电流，或者在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流，或者在出线端上安装快速断路器。
所述在母线上安装快速断路器实现母线分段运行，以降低短路电流包括：
步骤S101：计算各出线端的短路电流数值。
步骤S102：在母线上安装快速断路器。
其中，快速断路器将母线断开之后，电连接在母线上的多个出线端被分为多个部分，通过控制快速断路器在母线上的安装位置，使得流经各部分的电流均衡。
步骤S103：出线端短路或母线短路时触发快速断路器，快速断路器被触发后将母线断开，以降低出线端或者母线的短路电流。
所述快速断路器的断开时间小于等于25ms，常规断路器的断开时间大于等于40ms。
参照图1、2，本实施例中在两个母线上安装分别安装快速断路器1和快速断路器2，当发生出线端短路(短路位置如图1所示)或母线短路(短路位置如图2所示)时，快速断路器1和快速断路器2被同时触发从而断开，快速断路器的断开时间小于等于25ms，常规断路器的断开时间大于等于40ms，则快速断路器在常规断路器断开之前断开，从而将母线分段。
母线被断开之后，所有的出线端被分为两个部分。原短路电流是56.568kA。母线被断开之后得到的两部分，其中一部分的短路电流27.269kA，另一部分的短路电流29.299kA。在直流分量时间常数不变的情况下，随着短路电流的降低，此时的常规断路器满足开断能力要求。
参照图3，所述在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流包括：
步骤S201：计算各出线端的短路电流数值。
步骤S202：在短路电流较大的出线端上安装并联的快速断路器和限流器。
其中，限流器的阻抗值和串接的出线端的阻抗值相等。
其中，短路电流较大的出线端是指从短路电流较大的出线端中选出的一个或者两个出线端。
步骤S203：当出线端短路或母线短路时触发快速断路器，快速断路器断开之后，限流器使得相应的出线端的电流下降。
本实施例中，选择短路电流最大值为11.506kA的香山顺德乙线和短路电流最大值为11.506kA的香山顺德甲线。计算得到香山顺德甲线或者香山顺德乙线的线路阻抗约为43Ω，选取和线路阻抗相等的限流器。
当出线端短路或母线短路会时触发快速断路器。其中，香山顺德乙线上的快速断路器先断开，电流流经限流器，在限流器作用下，香山顺德乙线和香山顺德甲线上的短路电流下降至5.5kA，则香山站短路电流下降至44.556kA。经校核后，三菱500－SFMT－63F型HGIS可以满足开断能力要求。
参照图4，所述在出线端上安装快速断路器包括：
步骤S301：计算各出线端的短路电流数值。
步骤S302：在短路电流最大的出线端上安装快速断路器。
步骤S303：当出线端短路时，快速断路器断开使短路电流下降。
当出线端发生短路时，所有开关同时动作，快速断路器比常规断路器先开断，使短路电流短时下降至45.062kA，常规断路器满足开断要求，当所有断路器开断150ms后，快速短路器重合闸。此方案通过快速短路器短时间内排除故障，降低短路电流，使得常规断路器满足需要。
本实施例提供一种电力短路电流直流分量超标改造系统，包括：
快速断路器，用于安装在母线上以实现母线分段运行，降低短路电流；或者和限流器并联的安装在出线端上，以降低出线端的短路电流；或者安装在出线端上以降低短路电流。
本实施例提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现本实施例的所述电力短路电流直流分量超标改造方法。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，用于被处理器执行时，实现本实施例的所述电力短路电流直流分量超标改造方法。
实施例2
参照图5，常规的500kV变电站为2/3接线，每一串有3台常规断路器(图5中白色长方形表示)，母线没有分段开关(图中黑色长方形表示)，所有支流加起来的短路电流为63kA，假设在建设初期时间常数为45ms。随着电网建设的不断发展，后续电网的直流分量变为75ms，此时断路器的遮断容量不能满足电网的要求。如果采用技改的方式全部更换，按一个站18台断路器计算，费用较大。如果采用快速断路器，即在母线处增加2台快速断路器，大大节约投资成本。
具体运行方式为，正常情况下所有断路器(包括快速断路器)投入运行，在发生变电站内系统短路故障时，首先将快速断路器打开(设快速断路器的最长开断时间为25ms)，此时常规断路器未开断(设常规断路器的最短开断时间为25ms)，快速断路器打开以后，母线分列为两部分运行，图中上半部分的短路电流49kA，根据等效原则，49kA、75ms的短路电流常规断路器能够开断。图中下半部分的短路电流14kA，根据等效原则，14kA、75ms的短路电流常规断路器能够开断。
在断开短路电流之后，可根据短路电流发生的位置是否进行重新闭合，如短路发生在线路侧，即在线路侧开关开断后，快速断路器即可重新闭合，上下两部分继续合并运行。如短路发生在母线侧，母联不再重合，保持上半部分或下半部分继续运行。增加2台快速断路器，既解决了直流分量超标问题，同时也增加电网的可靠性，具有良好的经济价值。
实施例3
参照图6，以广东500kV香山站为例，香山站主接线图示意图如图6所示，在三相接地短路故障下，系统短路电流交流分量有效值为56.228kA，直流分量时间常数为79.11ms。现有开关设备均为进口三菱500－SFMT－63F型HGIS，其额定短路电流交流分量有效值为63kA，额定短路电流直流分量时间常数为45ms，经校核，不满足开断能力要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通计数人员来说，在不脱离本发明计数原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.电力短路电流直流分量超标改造方法，其特征在于，通过在母线上安装快速断路器，实现母线分段运行，降低短路电流；
或者在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流；
或者在出线端上安装快速断路器。
2.根据权利要求1所述电力短路电流直流分量超标改造方法，其特征在于，所述在母线上安装快速断路器，实现母线分段运行，降低短路电流包括：
计算各出线端的短路电流数值；
在母线上安装快速断路器；
其中，快速断路器将母线断开之后，电连接在母线上的多个出线端被分为多个部分，通过控制快速断路器在母线上的安装位置，使得流经各部分的电流均衡；
出线端短路或母线短路时触发快速断路器，快速断路器被触发后将母线断开，以降低出线端或者母线的短路电流。
3.根据权利要求1所述电力短路电流直流分量超标改造方法，其特征在于，所述快速断路器的断开时间小于等于25ms，常规断路器的断开时间大于等于40ms。
4.根据权利要求1所述电力短路电流直流分量超标改造方法，其特征在于，所述在出线端上安装并联的快速断路器和限流器，以降低出线端的短路电流包括：
计算各出线端的短路电流数值；
在短路电流较大的出线端上安装并联的快速断路器和限流器；
其中，限流器的阻抗值和串接的出线端的阻抗值相等；
其中，短路电流较大的出线端是指从短路电流较大的出线端中选出的一个或者两个出线端；
当出线端短路或母线短路时触发快速断路器，快速断路器断开之后，限流器使得相应的出线端的电流下降。
5.根据权利要求1所述电力短路电流直流分量超标改造方法，其特征在于，所述在出线端上安装快速断路器包括：
计算各出线端的短路电流数值；
在短路电流最大的出线端上安装快速断路器；
当出线端短路时，快速断路器断开使短路电流下降。
6.电力短路电流直流分量超标改造系统，其特征在于，包括：
快速断路器，用于安装在母线上以实现母线分段运行，降低短路电流；或者和限流器并联的安装在出线端上，以降低出线端的短路电流；或者安装在出线端上以降低短路电流。
7.电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现权利要求1至5任一项所述电力短路电流直流分量超标改造方法。
8.计算机可读存储介质，其特征在于，存储有可执行指令，用于被处理器执行时，实现权利要求1至5任一项所述电力短路电流直流分量超标改造方法。
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