包头地区电网短路电流限制措施探讨及解决方案

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1、万方数据华北电力大学硕士学位论文1．1研究背景及意义第1章绪论包头地区电网位于内蒙古西部电网的中部，是蒙西电网中最大的地区电网llJ。到2015年底，包头地区电网将拥有5座500kV变电站，即主变容量为3000MVA的高新变电站，主变容量为3000MVA的包北变电站，主变容量为2400MVA的威俊变电站，主变容量为2400MVA的包西变电站，主变容量为1500MVA的春坤山变电站，此时500kV变电总容量达12300MVA；包头地区电网500kV网络以高新、包北、包西等变电站为顶点的网络构架即将形成，500kV线路将成为主要的输电线路，220kV线路将主要作为配电线路。随着内蒙包头地区电网

2、的不断发展，包头地区电网基本形成将以高新、包北、威俊、包西、春坤山等5座500kV变电站为顶点的骨干电网构架，并且220kV变电站主要为供电电源的这种供电模式【3，4j。其中，包西500kV变电站投入使用之后，将断开运行张家营～召庙的双回220kV联络线路，包头地区电网将变为两大供电区域组成，即包北～威俊和高新～包西两大供电区域，两大供电区域之间将主要依靠电压等级为500kV线路联络线联络，同时电压等级为220kV的联络线路将断开运行。伴随着电压等级500kV主干网架规划设计的不断加快和电压等级220kV供电区域联络线建设的不断加强，包头地区电网的系统电气距离大大缩短，系统之间的联系越来越

3、紧密，在进一步提高电网的输送能力和有效改善和解决因为以往电网结构联系不够紧密稀疏松散而带来的系统稳定性问题的同时，也带来其他严重问题，伴随着包头地区电网的不断发展和装机总容量的也越来越大，包头地区电网的短路容量也开始逐年不断增长，电网运行和规划部门必须深深思考的问题之一就是如何协调处理电网快速发展和短路电流的不断增长的矛盾12J。由于要适应经济快速发展的要求，包头地区新的电源项目在不断投入运行，为提高电能质量和输电功率，新的输电线路不断建设，最终致使包头电网220kV侧的短路电流超过了开关的遮断容量，未来电网不断建设，短路电流水平也在不断攀升，短路电流超标严重影响电网安全稳定运行，包头地区

4、电网的短路电流限制措施的研究十分必要。如果电力系统的规模较小，在电网建设的初级阶段，此时电网的电源容量不大，电力系统不断发展带来的短路电流增大问题，一般采用更换大容量的开关设备重新选择开关设备的容量的措施即可解决。通常在系统设计时，变电站的其他万方数据华北电力大字坝士学位论文地方的开关设备容量都有一定的裕度，例如在上世纪七十年代我国东北电网的短路电流过大，在替换了大量220kV断路器之后短路电流问题得到解决。但是在电力系统互联紧密，电网随着发展建设其容量进一步增大，电网的短路电流水平持续增加，这时电力系统的容量很大，更换电力设备以满足短路电流增长的要求，这种方法不再能行得通，这是因为问题不

5、只是原有变电所更换断路器那么简单，还要对其他一次设备如变压器、断路器、互感器、避雷器、隔离开关、母线、绝缘子和接地装置等都需要更换或改造，二次设备如测量保护监测系统等也需要更新，对于通信线路甚至要改为地下通信电缆，为应对通信干扰而采取不得己屏蔽措施。目前在我国华东、华中、华南、华北电网都出现了短路电流超标的问题，经济要发展，电力要先行，我国经济不断发展，大容量的发电机组和电厂不断投入运行，电网互联已是大势所趋，电网联系更加紧密，220kV电压等级电网的短路电流水平不断增加，系统中安装的电力开关设备容量不能满足现在短路电流的容量，许多220kV的开关设备，甚至整个变电所的一次和二次设备，不能

6、满足电力系统正常安全运行所要求得短路电流容量、动稳定和热稳定等指标，短路电流的过大对电网发展带来了严重的技术经济问题，因此研究限制短路电流超标问题的措施刻不容缓【6J。通过改变电网运行方式和优化电网结构来降低电网短路电流水平，是一种便于实施的经济有效的措施，但是包头地区拥有自身的区域特点，并且近年来内蒙电网的建设速度不断加快，作为主网架的500kV和220kV电压等级的电网不断加强，未来500kV电压等级电网将逐渐成为主要的输电网络，220kV电网在电力系统中的作用也发生改变，由原来输电网的功能逐渐变为承担高压配电网功能的任务。另外，电网的不断发展使电网220kV侧三相短路电流水平越来越大

7、，特别是负荷较重并且电源较多的500kV变电站，其220kV侧单相接地短路电流有可能超过三相短路电流，单相接地短路电流接近电力设备额定遮断容量，但设备对三相短路电流水平还有一定裕度。此时仅仅采用以往的改变电网运行方式或者优化电网结构来减小电网的短路电流水平，不能解决目前短路电流增大的问题，所以需要采用一种切实有效的电网短路电流限制方案。经研究，在国家电网以及南方电网中短路电流突出的地方，500kV电压等级的电网采用分层分