110kV变电站短路电流的实用计算

国网安徽省电力公司蚌埠供电公司 杨晓艳

110kV变电站短路电流的实用计算

国网安徽省电力公司蚌埠供电公司 杨晓艳

在110kV变电站设计中，短路电流计算是变电站设计中的重要组成部分，它为导体和设备的选择、电气主接线方案的比选、继电保护装置的整定计算、接地装置的接触电压和跨步电压的验算等提供了重要的依据。本文依托新建110kV谷阳变电站进行短路电流实用计算。

短路电流计算；变电站；设计

1 前言

在变电站的设计工作中，短路电流计算是选择电气设备的依据。电气设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定和热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路电流，对于中性点直接接地系统的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则按严重情况校验。运行经验表明，在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的65%～70%，三相短路约占5%。

本文设计110kV谷阳变电站，仅有110kV和10kV两个电压等级。

2 设计内容及要求

1）本变电站坐落在市区，采用全户内GIS变电站。2）确定本变电站的电压等级为110kV/10kV，110kV采用内桥接线，10kV采用单母线分段接线。3）110kV谷阳变电站的电源，其两路电源均取自220kV蒋南变电站的110kV母线。4）谷阳变终期采用三台50MVA变压器，本期新上两台50MVA变压器。4）该变电站的所址，地势平坦，交通方便。5) 该地区年最高气温40度，最热月平均最高气温32度。

3 短路电流的计算

3.1 计算短路电流的目的

计算短路电流的目的是一是为了正确选择和校验电器设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施；二是进行电气主接线方案的比选；三是进行继电保护装置的整定计算；四是接地装置的接触电压和跨步电压的验算。

3.2 短路电流的计算过程

高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值。为了计算方便选取如下基准值：

为了简便起见，以下略去阻抗标幺值的下标“*”。

短路电流计算步骤如下：1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值；5）计算短路容量，短路电流冲击值；6）列出短路电流计算结果。

3.2.1 系统条件

a、根据国网蚌埠供电公司调控中心提供的资料，220kV蒋南变电站在大方式下：

故蒋南变110kV侧母线短路容量为：

蒋南变110kV侧母线侧短路电流周期分量起始值为：

b、蒋南变至谷阳变的110kV线路路径总长度为7.2公里，均为架空线路。

求出线路的正、负序阻抗标幺值：

蒋南变至谷阳变线路的正、负序阻抗标幺值为：

蒋南变至谷阳变线路的零序阻抗标幺值为：

c、110kV谷阳变按终期考虑，电压等级为110kV/10kV，主变压器型式如下：

型式：三相双绕组自冷式有载调压变压器

SZ□-50000/110 110±8×1.25%/10.5 YNd11 Uk=17%

110kV变压器阻抗为：

d、根据以上参数，短路电流计算的等值阻抗图如下，其中负序网络与正序网络完全相同。

等值电路网络图如下：

图3.1 正序远景网络图

图3.2 零序远景网络图

3.2.2 谷阳变110kV母线短路(d1)

三相短路电流为：

两相短路电流：

单相短路电流：

根据计算结果，两相短路电流最小，单相短路电流较三相短路电流大，以单相短路电流为校验依据。一般情况下，当整个网络的零序阻抗与正序阻抗之比大于1-1.5,单相接地短路电流不超过三相短路电流。

上述计算的三相短路电流为短路电流周期分量起始有效值。

当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值为：

因此，根据公式计算，短路全电流最大有效值为：

短路电流冲击值为：

根据设计要求，对于装有快速保护的快速断路器，当实际开断时间（继电保护动作时间+断路器固有分闸时间）小于100ms，其开断短路电流应考虑非周期分量的影响，即按短路全电流最大有效值来选择。

110kV谷阳变电站选择的110kV断路器为SF6断路器，保护方式为微机保护，保护动作时间小于20ms，SF6断路器的固有分闸时间为40ms，实际开断时间小于60ms，故断路器应按短路全电流最大有效值来选择。

3.2.3 谷阳变10kV母线短路(d2)

当10kV母线分列运行时，#1变压器10kV侧短路：