荔枝树水电站短路电流计算解析

何相奕

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义563000)

1 概 述

荔枝树水电站位于贵州省赤水市官渡镇境内，是习水河干流赤水市境内河段水电梯级规划的第六级电站。该水电站为混合式电站，主要任务是水力发电。根据水文资料及水能计算，装机规模为2 ×2 000 kW。荔枝树水电站没有自己的负荷区，仅考虑上网，送入系统最大容量为4 MW，保证出力近期629 kW，多年平均发电量1 560 万kW·h。接入系统电压输送等级为35 kV，新架设一回35 kV输电线路至官渡110 kV变电站上网考虑，输送距离约5 km，导线截面确定为70 mm2，采用LGJ—70 钢芯铝铰线作35 kV输电线路。

两台发电机侧采用单母线接线方式，一台主变压器，一回35 kV出线由变压器～线路单元引出。发电机为高压机组，出口电压为6.3 kV，两台发电机通过出口10 kV 开关柜后共用一回6.3 kV 母线，由6.3 kV母线引一回出线通过一台35 kV变压器升压后引入系统，出线采用变压器～出线单元方式;由6.3 kV母线引一回出线通过6.3 kV变压器降压为0.4 kV后引至低压配电屏作为厂用电源，另由10kV外来电源引一回10kV 线路作为厂用电源，两回厂用线路互为备用，供电站用电。

副厂房紧靠主厂房的后侧布置，副厂房下设电缆夹层、以上为中控室，电站35kV 主变场布置在副厂房下游侧，35 kV出线设备布置在主厂房楼顶。两台机组励磁变、两台厂用变布置在电缆夹层，6.3 kV成套高压柜、中控室及厂用电配电屏均布置在副厂房一层;机组自动屏(LCU)及励磁屏分别布置在机组附近;中控室布置机组保护屏、同期屏、公用屏(LCU)、变压器及线路保护屏、直流屏及后台机。

2 短路电流计算

2.1 根据网络图计短距电流值

系网络图如下，根据主接线特点，计算d1、d2 点的短路电流值。

图1 短路电流计算接线图

2.2 计算电抗值

各设备的电抗值计算如下，基准容量取Sj =100MVA，Uj=Upj

根据电抗计算值绘制电抗网络图如图2:

图2 短路租抗图

2.3 d1 点的三相短路电流计算

1)各电源额定电流计算

1G、2G 电源额定电流归算到37 kV电压时的电流值为:

2)电抗网络图如图3:

图3 电抗网络图

对各电源进行额定容量标么值转换计算如下

无穷大电源对d1 点的短路电流标么值为:

无穷大电源对d1 点的短路电流有名值为:

3)在t = 0s 时，通过查表可得各电源的短路电流标么值为:i1G*= i2G*=4.2

则各电源对d1 点的短路电流有名值为

在t = 0s 时，d1 点的短路电流为:

4)在t =0.2s 时，通过查表可得各电源的短路电流标么值为:i1G*= i2G*=3.253

则各电源对d1 点的短路电流有名值为

在t =0.2 s时，d1 点的短路电流为:i = i1G+i2G+ i∞=13.59 kA

5)在t=∞时，通过查表可得1G、2G、3G 的短路电流标么值为:i1G*= i2G*=3.098

则各电源对d1 点的短路电流有名值为

在t =∞时，d1 点的短路电流为:

6)冲击短路电流有名值为

2.4 d2 点的三相短路电流计算

1)各电源额定电流计算

2)电抗网络图见图4。对各电源进行额定容量标么值转换计算如下

无穷大电源对d2 点的短路电流标么值为:

无穷大电源对d2 点的短路电流有名值为:

3)在t =0s 时，通过查表可得1G、2G、3G 的短路电流标么值为:i1G* = 5.291

则1G、2G、3G 对d2 点的短路电流有名值为

图4 电抗网络图

在t = 0s 时，d2 点的短路电流为:

4)在t =0.2s 时，通过查表可得1G、2G 的短路电流标么值为:i1G* = i2G* =3.745

则1G、2G、3G 对d2 点的短路电流有名值为

在t = 0.2s 时，d1 点的短路电流为:

5)在t = ∞时，通过查表可得1G、2G 的短路电流标么值为:i1G* = i2G* =3.213

则1G、2G、3G 对d2 点的短路电流有名值为

在t = ∞时，d2 点的短路电流为:

6)冲击短路电流有名值为

计算结果符合相关电气设备选择要求。

3 短路计算的目的

短路计算的目的主要有以下4 点:

1)选择电气设备的依据。

2)继电保护的设计和整定。

3)电气主接线方案的确定。

4)进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响［1］。

4 短路的原因

1)元件损坏:如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路。

2)气象条件恶化:如雷击造成的闪络放电或避雷器动作;大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等。

3)违规操作:如运行人员带负荷拉刀闸;线路或设备检修后未拆除接地线就加电压。

4)其他原因:如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。

5 短路的危害后果

随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面:

1)电动力效应:短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。

2)发热:短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。

3)故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃及周围设备。

4)电压大幅下降，对用户影响很大。

5)如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。这是短路故障的最严重后果。

6)不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。

［1］杨杰，陈希英，邵建雄. 三峡水电站短路电流水平及限制措施分析［J］. 电网技术，1997(07):17－20.