降低地区电网短路容量方法的.研究

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1、第一章绪论1．1课题的研究意义随着现代社会国民经济的快速发展及人民生活水平的逐步提高，人们对电力的需求和依赖性不断提高，促进了我国电力工业迅猛发展，电力成为国家的支柱能源和经济命脉。与其他形式的能量相比，电能有着可以方便转换成其它形式的能量，便于传输等优点，所以当前社会所需要的大部分能量都是以电能形式提供的，世界各国电能的消耗占总能量消耗的比重目益增大。电能需求的日益增加，促使发电设备的容量不断增大，同时也扩大了供电的范围。地区电网是整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节。随着国民经济的快速稳

2、定发展和人民生活水平的提高，地区电网建设的力度将逐步加大，相应投入的资金也会越来越多。自1998年以来，国家投入巨额资金实施城市电网和农村电网(简称“两网”)改造计划，使地区电网得到迅速发展，各电压等级的高、低压配电网络的供电能力、供电可靠性、网损以及电能质量都得以大大改善，从而使“两网”发展更好地适应了社会经济发展的要求。随着地区电网规模的不断扩大、联网规划的实施和电网的逐步加强，系统中短路电流水平逐年增大，目前已成为地区电网规划，运行方面面lI缶的重要问题。因此合理平衡地区电网的短路容量是地区电网发展面临的重

3、大挑战之一。电网短路电流水平包括这样一些因素，如短路电流的周期和非周期分量的数值，恢复电压的上升陡度，单相接地短路电流和三相短路电流之比以及电网元件间统计短路电流值的分布等。这些因素影响断路器的开断性能和设备参数的选择。它们与电网的结构、中性点接地的方式和变电所的出线数等有着密切关系。在地区电网发展的初级阶段，如果系统容量不大，短路电流水平不高，对地区电网发展产生的短路电流增大问题，一般可以用更换开关设备的办法来解决，因为在这种情况下，变电所的其它开关设备往往是具有足够的裕度的。例如我国东北电网在上世纪70年代即

4、因短路电流过大而更换了大量220kV断路器。但是当电力系统容量很大，短路电流水平很高，由于系统互联或容量进一步增大而使短路电流水平继续提高时，就不能简单的采取更换断路器的办法。这是因为原有变电所不仅要更换断路器而且对其它设备和出线包括主变压器、断路器、隔离开关、互感器和母线、瓷瓶、架构、基础、接地网等也必须加强和更换，对通信线路的干扰还要采取屏蔽措施甚至要改为地下通信电缆，像目前我国华东、华中、华南、华北电网都出现了这个问题。由于各种原因，新增的大容量机组和电厂还在不断接入220kV电网，使现有的220kV电网的

5、短路电流水平增长过快，大批220kV断路器，甚至整个变电所的设备和设施，在断流容量和动稳定方面都将满足不了短路水平增大的要求，形成了严重的技术经济问题，限流问题的研究刻不容缓。另一方面，随着电网之间的联系程度日趋紧密，电网的短路电流水平迅速提高，资料计算表明三峡电站可能的最大短路电流周期分量将达300kA，而目前国际上生产的GIs的最大容量只有100kA左右，且国内尚无此生产能力。因此，电力系统限流问题已成为一个迫切的、大范围的研究课题。1．2影响电力系统短路容量的主要因素确定电力系统的短路电流水平及其配合，需要

6、着重考虑以下几个问题⋯。：(1)系统短路电流水平上限值的选择决定了开关设备的开断容量、开关设备及变电所各元件(母线、导线、接地网、支持绝缘子等)的动、热稳定以及对通信线路的干扰和接地网的接触和跨步电压等。短路电流水平愈高，各种费用愈大。(2)从保持系统稳定运行和足够的抗扰动能力考虑，系统中各枢纽点必须维持一定的短路电流水平。为保持短路故障后的电力系统稳定性和发电厂的安全稳定运行以及减小电网中大负荷波动对其他用户的影响，保持系统电压有足够的稳定性是绝对必要的。因此需要从技术上和经济上协调选择一个合理的短路东南大学硕

7、士学位论文电流水平。(3)在确定短路电流水平时还需要研究系统结构上的一些问题，系统结构对短路电流水平的影响很大，如发电厂、变电所在系统中的位置及其接入系统的电压等级。如果发电厂、变电所过于集中或发电厂出线电压过低，都可能造成系统中某局部地区的短路电流水平过高。(4)由于负荷密度增大，需要增加电网的紧密连接以满足供电的需要，在调度运行方面往往希望闭环运行以提高供电的安全性和减少线损，结果都导致短路电流大量增加。实践证明，过分的闭环运行对系统的可靠性可能反而不利，因而必须加以限制，有时甚至必须将电力系统或变电所母线分

8、列或解列以限制短路电流。(5)为了保证系统继电保护的可靠性和灵敏度，系统各点必须保持一定的短路电流水平。如果系统或发电厂(特别是水电厂)的运行方式和潮流变化很大，则需要专门加以研究。(6)在规划预期的短路电流水平时必须考虑对已有变电所各项设备的影响，包括对自耦变压器承受短路电流的冲击问题。对现有变电所设备的改造和更换不仅投资大而且由于运行条件的限制，实现起来往往非常困难。