大容量电网短路电流控制措施优化配置原则和方法初探

大容量电网短路电流控制措施优化配置原则和方法初探

赵强

（国网太原供电公司山西省太原市030000）

摘要：随着电网结构正变得越来越复杂，许多大容量的电网都有所谓的短路电流水平超标的问题。而在实际的调度、规划、生产和运行的过程中，整体所采用的配置方法大都缺乏经验性、系统性和规律性。所谓的控制措施实施的效果并不能够得到最大限度的保证。而针对目前大容量电网运行过程中产生的这一问题，尤其要全面优化大容量电网短路电流的控制措施，这样才能够将大电网发展过程中所面临的与短路电流相关的问题一一进行解决。

关键词：大容量电网；短路电流；控制措施；配置原则；配置方法

引言：

随着我国电网不断地在发展，主体的电网结构正日益变得越来越复杂，电网短路电流的水平正变得越来越高。虽然短路电流水平较高本身标志着电网水平较高。但另外一方面，短路电流水平的不断上升会在很大程度上严重危害电网的安全。一般情况下，单机和发电厂容量的不足、变电站容量的日益变化和城市中心电网符合密度的逐渐增加，这些主要的因素与大容量电网短路电流水平的控制都有着很大的关系。但虽然目前我国对于大容量电网短路电流的控制和优化的原则包括升级和改变设备、加装串抗联、母线并列和将网络架构得以改变等一系列的措施，但我们还是需要就大容量电网短路电流控制措施的优化配置原则和方法进行全面的探究。在另外一方面，我们也需要为不断处于发展过程中的灵活交流输电技术提供更新更快的解决方案。

1.确定电网短路电流水平发展的不同阶段

1.1确定电网短路电流水平发展不同阶段的意义

如果想要全方位地对电网短路电流的运作采取全面的措施，那么在这之前明确电网短路电流的发展水平也就显得尤为重要。只有针对不同发展阶段的电网短路电流提出不一样针对性的措施，那么才能够保证目前电网中面临的短路电流控制问题被更好地解决，也只有这样才能够在最大限度满足电网未来发展的需要[1]。目前，我国根据国家本身短路电流发展的水平提出了一种新的发展方法。

1.2电网短路电流发展的几个阶段

1.2.1初级发展阶段

短路电流发展的初级阶段指的是当所研究的电力系统处于最初级的电压电力网络的阶段时，短路电流的发展一般都会处于一般的水平。开关和变电所中的设施对电流控制的能力和热稳定的水平都将在很大程度上超过电压电力网络的短路电流水平。

1.2.2全面发展的阶段

当电网处于某一电压等级，并在之后进行全面发展时，那么电网中某些部位和核心点的短路电流水平也会大幅度增加，并在此基础上逐步接近开关设备的额定容量[1]。目前，短路电流水平较低的问题还只是在少数的变电站出现。电网中存在的部分断路器的操作容量可能还不能够全面满足短路电流水平发展的要求。

1.2.3高级电路阶段

在经历过初级发展阶段和全面发展阶段之后，所有类型的输电线路正朝着更高一级发展。处于这一阶段的电网仍然为电力系统中的主力军。而高一级别的电网在发展的过程中正潜移默化地将原有的电网输电线路转变为配电网。所有大容量的机组和发电厂正逐步朝着更高一个级别的电压电网发展。但是，当更高一个级别的电压输电网络还没有形成之前，原有的电网正和高低压的电网呈环网运行。如果此种状况一直持续下去的话，原有电网的短路电流将在短时间内大幅度增加，甚至在之后出现比较严重的短路电流不匹配的问题。断路器遮断容量的不足和短路电流超标将成为目前我们迫切需要解决的问题。

1.2.4电路最终发展阶段

在经历过前面三个阶段之后，电路的发展已经进入了最终发展的阶段。原始的电网已经全面成为了配电网络，并在此过程中充分连接着地区性的电厂和大容量的单元机组。这时，通常原有的电网已经被简化成若干个区域，并在最后形成了辐射状态下的供电过程，这样一方面能够使得短路电流的水平不断下降，另外一方面也能够简化继电保护的操作过程。

2.不同发展阶段的解决方法

如果整体电网短路电流的水平处于初级发展阶段和全面发展阶段时，那么一般可以用全面更换开关设备的办法来解决短路电流水平超标的情况[2]。因为只有采用这种方式，那么变电站内部的短路电流才能够更好地控制其他设备。而当整体电网短路的发展水平处于高级电路阶段和电路最终发展阶段时，那么也就可以采用调整电网结构和优化电源布局的方式来全面控制短路电流。

3.大容量电网短路电流控制措施和优化配置的方法

3.1确定电网短路电流的超标形式

在全接线和开机的方式下通过全面计算电网短路电流来确定短路电流的超标形式。并在之后根据短路电流不同的超标形式来选择限制短路电流的措施。具体的措施可以从下表中进行选择。

表1短路电流超标控制措施

3.2采取进一步分类控制措施

在分析短路电流超标原因的基础上，再对电网规划和运行阶段所产生的超标问题进行进一步的分类和控制。对于上表1所列出的不同运行阶段不同规划的具体措施，尤其需要区别分类对待，其具体的措施如表2所示：

表2短路电流超标的分类控制措施

3.3确定短路电流限制的措施和配置的方案

可以根据优化配比的原则选择配置的方案，总体的原则包括以下几点：

第一，在根据远景规划电网的过程中，要采用直流输电和故障电流限制器相结合的短路电流方式。

第二，在建设变电站的过程中，尤其需要根据电气设备更换的难易程度、短路电流水平和变电站建设之后所需要的改造费用等诸多方面来选择电气设备。

第三，当电网中变电站的一侧发生短路电流超标的情况时，可以采用开断线路和线路出串的方式来改变整体电网的结构。而当220kV的变电站一侧发生短路电流超标的情况时，大家可以采用高阻抗变压器、母线分裂运行和电磁环网解环的方式来限制短路电流。如果在采用了诸多手段都不能够有效进行限流时，那么也就可以最终解开电磁环网。

第四，当开断线路本身限制电网局部的电流时，尤其要在选择合适的开断线路的基础上全面调整电网结构，从而使得其对电网潮流的影响降至最低。之后尤其需要断开潜藏于电网中的分区联络线，这样才能够在最大限度上限制短路电流。

第五，如果只采用单一的短路电流的措施不能够限制蕴含在电网中短路电流时，那么首先先要全面改善电网结构，之后再全面更换电网中的电气设备，这样才能够全面增加限流电抗器的数量，并在之后设置限制故障的电流限制器。此后，也要全面确保短路措施的连续性和一致性，并最终以安全、经济可靠为最终的目标，从而达到整体效果的最优化。

4.结束语

综上所述，本文对大容量电网短路电流控制措施中的优化配置原则和方法进行了全面的探讨和研究，希望能够给大家在之后的电网建设中以更多的参考性意见。

参考文献：

[1]袁娟，刘文颖，董明齐，等.西北电网短路电流的限制措施[J].电网技术，2015（3）：128-133

[2]周坚，胡宏，庄侃沁，等.华东500Kv电网短路电流分析及其限制措施探讨[J].华东电力，2016（4）：218-223