某變電站限制短路電流設(shè)備加裝方案的探討

［摘要］文章結(jié)合具體工程實例， 對變電站主變低壓側(cè)加裝限流電抗器就設(shè)備加裝時的注意事項進(jìn)行探討，并提出了一些有益的方法供同行參考。

［關(guān)鍵詞］220kV變電站；斷路器；繞組變壓器

［作者簡介］林國武，廣東電網(wǎng)公司茂名供電局工程師，研究方向：工程勘查，廣東茂名，525000

［中圖分類號］ TM64 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1007-7723（2009）04-0059-0002

一、前言

某220kV變電站共有1#、2#、3#三臺主變，作為整個電網(wǎng)中重要的樞紐變電站有220kV出線9條、110kV出線9條、35kV出線10條，正常方式下最大負(fù)荷為300～340MW ， 其中110kV負(fù)荷190～210MW， 35kV負(fù)荷110～130MW， 為滿足其供電可靠性和N - 1的要求，三臺主變低壓側(cè)正常方式下均為并列運行。

工程實施之前三臺主變?nèi)萘糠謩e為180MVA、180MVA、120MVA。工程要求把該220kV變電站3#主變由120MVA增容為180MVA。考慮到今后運行方式的安排能滿足并列運行的要求以保證供電可靠性， 且1#主變是新近才更換完畢的， 所以3#主變的參數(shù)選擇應(yīng)盡量與1#主變的參數(shù)一致。

由于該站的遠(yuǎn)期規(guī)劃是最終實現(xiàn)三臺三相三繞組變壓器， 所以在本工程設(shè)計中，短路電流的計算模型既要考慮3#主變更換完的情況， 又要考慮2#主變更換后的情況， 見圖1、圖2。

變壓器的阻抗值， 根據(jù)其銘牌參數(shù)計算得出，并折算到110kV側(cè)； 限流電抗器的阻抗值按35kV側(cè)0.97Ω選擇， 折算到110kV側(cè)即為9.37Ω。根據(jù)短路電流校驗的結(jié)果， 今后2#、3#主變均更換完畢后， 當(dāng)1#、2#、3#主變并列運行供110kV母線， 同時1#、2#、3#主變并列運行供35kV母線時， 該變電站35kV母線最大三相短路電流為36.88kA， 需更換變電站現(xiàn)運行著的35kV側(cè)的所有斷路器。

方案一：采用70.5- 126kV SF6斷路器， 分?jǐn)嗄芰x用40kA。

方案二：在主變低壓側(cè)采用限流電抗器， 根據(jù)限流后的短路電流選擇開關(guān)設(shè)備。

對方案一和方案二進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

方案二在經(jīng)濟(jì)上明顯優(yōu)于方案一， 基于此最終工程實施采用了方案二?，F(xiàn)本工程已經(jīng)建成投產(chǎn)， 運行良好。這種在220kV變電站主變低壓側(cè)加裝限流電抗器， 限制低壓母線短路電流的方法既滿足了工程實際需求又控制了工程造價。

二、設(shè)備加裝時的注意事項

（一）加裝限流電抗器的電氣位置

若是需要限制母線上的短路電流， 限流電抗器應(yīng)加裝在主變低壓出線樁頭至主變低壓出線斷路器之間。限流電抗器加裝在該位置， 可以使變電站低壓母線的短路電流整體降低， 主變低壓側(cè)開關(guān)及出線開關(guān)參數(shù)均可以按加裝限流電抗器后的短路電流水平來選擇， 見圖3。

（二）加裝限流電抗器的空間位置

在新建變電站中， 可以在設(shè)計總布置時綜合考慮。但若是對原變電站的改造則該問題必須加以考慮； 由于主變?nèi)萘枯^大， 主變低壓出線樁頭至電抗器的連接不能采用電纜聯(lián)結(jié)， 這對電抗器的放置位置造成了限制， 在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場情況仔細(xì)加以考慮。

該220kV變電站結(jié)合現(xiàn)場的情況， 限流電抗器放置在主變側(cè)的引流線構(gòu)架上， 該方式充分利用空間位置， 避免了占用變電站原有的場地。

（三）限流電抗器的參數(shù)選擇

1.從限制短路電流這個角度出發(fā)， 加裝限流電抗器后母線短路電流水平越低越好， 即限流電抗器的電抗值越大越好； 但電抗值越大則電抗器上的電壓降落越大， 電抗值過大則會導(dǎo)致母線電壓過低， 不滿足運行要求。所以，在選擇加裝限流電抗器后，短路電流的控制水平應(yīng)兼顧到電壓水平， 在該220kV變電站工程中采用的是假定加裝限流電抗器后短路電流水平， 校核電壓水平的方法。

2.加裝限流電抗器后校核電壓水平應(yīng)結(jié)合母線運行所需電壓水平及主變的調(diào)壓范圍及調(diào)壓措施來綜合考慮； 母線電壓校驗的目的在于：在滿足母線運行所需電壓水平的前提下盡量地降低母線短路電流水平。

3.變電站低壓側(cè)通常裝設(shè)有并聯(lián)補(bǔ)償電容器裝置， 在加入電抗器后若是參數(shù)選擇不當(dāng)則存在產(chǎn)生L、C回路諧振的可能， 產(chǎn)生諧振將會危及到安全穩(wěn)定運行。所以，必須結(jié)合變電站并聯(lián)補(bǔ)償電容器容量(容抗) 、限流電抗器感抗、母線短路容量、諧波水平、并聯(lián)補(bǔ)償電容器運行方式進(jìn)行諧振計算， 電抗器的參數(shù)選擇一定要避開各個諧振點。 否則，必須修正電抗器參數(shù)或改造并聯(lián)補(bǔ)償電容器直至滿足要求為止。

4.在主變低壓出線樁頭至主變低壓出線斷路器之間加裝限流電抗器后， 從保護(hù)整定計算的角度看，其實是增大了變壓器的阻抗。所以，必須對原有保護(hù)的范圍及靈敏度進(jìn)行校驗， 若是不滿足要求則需考慮對原有保護(hù)裝置作相應(yīng)的改造。對于綜合自動化裝置由于調(diào)整范圍較大， 故往往只需重新計算保護(hù)定值就能滿足運行要求；對于常規(guī)保護(hù)裝置由于繼電器調(diào)整范圍受限， 則更換有關(guān)繼電器的可能性較大?？傊?，加裝限流電抗器后對繼電保護(hù)的影響必須通過計算才能最終確定。

5.對主變進(jìn)行T型等值后， 相當(dāng)于增大了變壓器低壓繞組的阻抗， 這將改變變壓器各側(cè)的帶負(fù)荷能力， 對變電站運行方式的安排造成影響。所以，必須根據(jù)限流電抗器和變壓器的參數(shù)及負(fù)荷特性進(jìn)行潮流計算分析， 以確定正常運行方式、檢修運行方式和事故運行方式。通過計算表明：限流電抗器的參數(shù)選擇基本遵循各變壓器低壓繞組阻抗與限流電抗器阻抗之和應(yīng)相等的原則。總之， 限流電抗器的參數(shù)選擇一定要滿足有關(guān)運行方式的要求。

三、結(jié)語

以上介紹了某220KV變電站加裝限流電抗器的電氣位置、空間位置及主要的參數(shù)選擇，對采用限流電抗器來解決系統(tǒng)容量增大導(dǎo)致220KV變電站主變低壓側(cè)短路電流過大這一問題進(jìn)行探討，并提出了一些有益的方法。