荔枝樹水電站短路電流計(jì)算解析

何相奕

(遵義水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義563000)

1 概 述

荔枝樹水電站位于貴州省赤水市官渡鎮(zhèn)境內(nèi)，是習(xí)水河干流赤水市境內(nèi)河段水電梯級規(guī)劃的第六級電站。該水電站為混合式電站，主要任務(wù)是水力發(fā)電。根據(jù)水文資料及水能計(jì)算，裝機(jī)規(guī)模為2 ×2 000 kW。荔枝樹水電站沒有自己的負(fù)荷區(qū)，僅考慮上網(wǎng)，送入系統(tǒng)最大容量為4 MW，保證出力近期629 kW，多年平均發(fā)電量1 560 萬kW·h。接入系統(tǒng)電壓輸送等級為35 kV，新架設(shè)一回35 kV輸電線路至官渡110 kV變電站上網(wǎng)考慮，輸送距離約5 km，導(dǎo)線截面確定為70 mm2，采用LGJ—70 鋼芯鋁鉸線作35 kV輸電線路。

兩臺發(fā)電機(jī)側(cè)采用單母線接線方式，一臺主變壓器，一回35 kV出線由變壓器～線路單元引出。發(fā)電機(jī)為高壓機(jī)組，出口電壓為6.3 kV，兩臺發(fā)電機(jī)通過出口10 kV 開關(guān)柜后共用一回6.3 kV 母線，由6.3 kV母線引一回出線通過一臺35 kV變壓器升壓后引入系統(tǒng)，出線采用變壓器～出線單元方式;由6.3 kV母線引一回出線通過6.3 kV變壓器降壓為0.4 kV后引至低壓配電屏作為廠用電源，另由10kV外來電源引一回10kV 線路作為廠用電源，兩回廠用線路互為備用，供電站用電。

副廠房緊靠主廠房的后側(cè)布置，副廠房下設(shè)電纜夾層、以上為中控室，電站35kV 主變場布置在副廠房下游側(cè)，35 kV出線設(shè)備布置在主廠房樓頂。兩臺機(jī)組勵磁變、兩臺廠用變布置在電纜夾層，6.3 kV成套高壓柜、中控室及廠用電配電屏均布置在副廠房一層;機(jī)組自動屏(LCU)及勵磁屏分別布置在機(jī)組附近;中控室布置機(jī)組保護(hù)屏、同期屏、公用屏(LCU)、變壓器及線路保護(hù)屏、直流屏及后臺機(jī)。

2 短路電流計(jì)算

2.1 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖計(jì)短距電流值

系網(wǎng)絡(luò)圖如下，根據(jù)主接線特點(diǎn)，計(jì)算d1、d2 點(diǎn)的短路電流值。

圖1 短路電流計(jì)算接線圖

2.2 計(jì)算電抗值

各設(shè)備的電抗值計(jì)算如下，基準(zhǔn)容量取Sj =100MVA，Uj=Upj

根據(jù)電抗計(jì)算值繪制電抗網(wǎng)絡(luò)圖如圖2:

圖2 短路租抗圖

2.3 d1 點(diǎn)的三相短路電流計(jì)算

1)各電源額定電流計(jì)算

1G、2G 電源額定電流歸算到37 kV電壓時的電流值為:

2)電抗網(wǎng)絡(luò)圖如圖3:

圖3 電抗網(wǎng)絡(luò)圖

對各電源進(jìn)行額定容量標(biāo)么值轉(zhuǎn)換計(jì)算如下

無窮大電源對d1 點(diǎn)的短路電流標(biāo)么值為:

無窮大電源對d1 點(diǎn)的短路電流有名值為:

3)在t = 0s 時，通過查表可得各電源的短路電流標(biāo)么值為:i1G*= i2G*=4.2

則各電源對d1 點(diǎn)的短路電流有名值為

在t = 0s 時，d1 點(diǎn)的短路電流為:

4)在t =0.2s 時，通過查表可得各電源的短路電流標(biāo)么值為:i1G*= i2G*=3.253

則各電源對d1 點(diǎn)的短路電流有名值為

在t =0.2 s時，d1 點(diǎn)的短路電流為:i = i1G+i2G+ i∞=13.59 kA

5)在t=∞時，通過查表可得1G、2G、3G 的短路電流標(biāo)么值為:i1G*= i2G*=3.098

則各電源對d1 點(diǎn)的短路電流有名值為

在t =∞時，d1 點(diǎn)的短路電流為:

6)沖擊短路電流有名值為

2.4 d2 點(diǎn)的三相短路電流計(jì)算

1)各電源額定電流計(jì)算

2)電抗網(wǎng)絡(luò)圖見圖4。對各電源進(jìn)行額定容量標(biāo)么值轉(zhuǎn)換計(jì)算如下

無窮大電源對d2 點(diǎn)的短路電流標(biāo)么值為:

無窮大電源對d2 點(diǎn)的短路電流有名值為:

3)在t =0s 時，通過查表可得1G、2G、3G 的短路電流標(biāo)么值為:i1G* = 5.291

則1G、2G、3G 對d2 點(diǎn)的短路電流有名值為

圖4 電抗網(wǎng)絡(luò)圖

在t = 0s 時，d2 點(diǎn)的短路電流為:

4)在t =0.2s 時，通過查表可得1G、2G 的短路電流標(biāo)么值為:i1G* = i2G* =3.745

則1G、2G、3G 對d2 點(diǎn)的短路電流有名值為

在t = 0.2s 時，d1 點(diǎn)的短路電流為:

5)在t = ∞時，通過查表可得1G、2G 的短路電流標(biāo)么值為:i1G* = i2G* =3.213

則1G、2G、3G 對d2 點(diǎn)的短路電流有名值為

在t = ∞時，d2 點(diǎn)的短路電流為:

6)沖擊短路電流有名值為

計(jì)算結(jié)果符合相關(guān)電氣設(shè)備選擇要求。

3 短路計(jì)算的目的

短路計(jì)算的目的主要有以下4 點(diǎn):

1)選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。

2)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定。

3)電氣主接線方案的確定。

4)進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對用戶工作的影響［1］。

4 短路的原因

1)元件損壞:如絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。

2)氣象條件惡化:如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作;大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。

3)違規(guī)操作:如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘;線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加電壓。

4)其他原因:如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。

5 短路的危害后果

隨著短路類型、發(fā)生地點(diǎn)和持續(xù)時間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運(yùn)行。短路的危險后果一般有以下幾個方面:

1)電動力效應(yīng):短路點(diǎn)附近支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，在導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。

2)發(fā)熱:短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時間較長時，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。

3)故障點(diǎn)往往有電弧產(chǎn)生，可能燒壞故障元件，也可能殃及周圍設(shè)備。

4)電壓大幅下降，對用戶影響很大。

5)如果短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而又持續(xù)時間較長，則可能使并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成大片停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。

6)不對稱短路會對附近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

［1］楊杰，陳希英，邵建雄. 三峽水電站短路電流水平及限制措施分析［J］. 電網(wǎng)技術(shù)，1997(07):17－20.