山西北部500kV电网短路电流限制措施研究

任 远，王 皑，张友民，郭 星（.国网山西省电力公司，山西太原， 03000；.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原，03000）



山西北部500kV电网短路电流限制措施研究

任 远1，王 皑1，张友民2，郭 星1
（1.国网山西省电力公司，山西太原， 030001；2.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原，030001）

近年来，随着山西省内电力系统的快速发展，逐渐形成了以500kV为主要电压等级的“三纵四横”坚强电网格局。电网规模的逐年扩大及其构架的日益复杂，在加强电网的同时，也使得短路电流水平逐年攀升，局部电网尤其是山西北部500kV电网的短路电流水平超标已成为一个突出问题，影响到电力系统运行的可靠性。基于此，本文从研究局部电网的短路电流超标问题出发，拟利用几种不同的措施来限制降低短路电流水平，相关的研究结论可以为电网的安全稳定运行提供一定的借鉴意义。

500kV电压等级；电网结构；短路电流；限制措施；电网安全稳定运行

1　北部电网短路水平概况

山西北部电网是华北电网的重要组成部分，承担向京津唐电网和山西南部电网送电的重要任务。近年来，随着山西省内北电南送通道的加强，北部电网个别500kV厂站的短路电流水平已经处于较高水平，加之规划建设的晋北～江苏+800kV直流输电通道以及大量低热值煤电电厂的陆续投产，在加强电网的同时，也使得短路电流水平逐年攀升，局部电网的短路电流水平超标已成为一个突出问题，影响到电力系统的安全稳定运行。

目前，神头二电厂500kV母线三相短路电流达60.18kA，达到断路器额定开断电流的95%，随着后续大量电源的接入，考虑目前已投产和核准在建、取得国家和省发改委路条的电源项目，结合电网规划情况，进行北部电网完善前的短路计算，神头二电厂500kV升压站500kV母线短路电流将达到65.15kA，超过了现有断路器的额定开断电流。

雁同站500kV母线三相短路电流达49.93kA，随着雁同至平鲁双回线路的投产、晋北换流站的投产、塔山二期2×660MW机组的投产，考虑目前已投产和核准在建、取得国家和省发改委路条的电源项目，结合电网规划情况，雁同站500kV三相短路电流将达到64.20kA，超过了现有断路器的额定开断电流。

北部500kV电网局部短路电流水平超标已经成为一个较为突出的问题。因此需要对雁同站500kV母线、神头二电厂500kV母线短路电流采取降低的措施。

2　各种短路电流限制措施比较分析

限制500kV电网短路水平主要从以下几个方面：

（1）改变网架结构，一定程度上“弱”化电网。

（2）针对历史形成的电厂串接在电网中的结构，将其改变为电厂一点接入电网。

（3）利用500kV站二分之三接线的特点，利用出串的方式。

（4）利用短路电流限制器来降低局部电网的短路水平。

本次分析的基础是考虑晋北换流站投产（汇集安太堡、木瓜界电厂、神泉二期）神二电厂维持现状；神泉一期维持现状；考虑山阴电厂一期维持现状，二期以1回500kV线路接入平鲁站。

采取措施1：大二电厂历史形成的串接在山西北部电网和京津唐电网中，存在一定的安全风险。考虑改变大二电厂接入方式，由电厂串接在电网中的结构改变为电厂一点接入电网。神二电厂500kV为二分之三接线，利用二分之三接线的优势，采取出串的方式降低神二电厂500kV母线的短路电流水平。将大二电厂至房山3回线π入平城站，断开大二至雁同双回，考虑对神二电厂内部进行改造，将3#机组由忻州I回改接至忻州II回，神忻I与神朔II配成一串，并出串短接，形成忻州至朔州1回。雁同站500kV三相短路电流56.88kA，神二电厂54.75kA。

采取措施2：雁同站与系统的联系极为紧密，接入该站的电源较多。考虑采取分散电源接入的方式来降低雁同站的短路电流水平。将接入雁同站的塔山电厂改接至其它较为合理的站点。将塔山电厂一二期以双回500kV线路接至晋北换流站，并考虑对神二电厂内部进行改造，将3#机组由忻州I回改接至忻州II回，神忻I与神朔II配成一串，并出串短接，形成忻州至朔州1回。雁同站500kV三相短路电流56.52kA，神二电厂54.72kA。

采取措施3：雁同和神二电厂同时采取出串的方式降低短路电流水平。将平鲁～雁同Ⅰ回线与雁同～平城Ⅰ回线在雁同站出串短接。形成平鲁至平城1回，并考虑对神二电厂内部进行改造，将3#机组由忻州I回改接至忻州II回，神忻I与神朔II配成一串，并出串短接，形成忻州至朔州1回。雁同站500kV三相短路电流60.3kA，神二电厂55.3kA。

采取措施4：应用短路电流限制器，经对相关系统线路加装短路电流限制器进行比较分析，由于各线路长度不同，在系统中的作用不同，对短路电流的敏感性会不同。为均衡系统潮流，采取选择2～3个通道上同时加装短路电流限制器，避免在一个通道上加短路电流限制器，造成潮流分布极不均衡。采取在神雁双、大雁双、神朔双三个通道上分别加装10欧姆的短路电流限制器，雁同站500kV三相短路56.34kA，神二电厂56.24kA。

3　各种限制措施电气校核

采取限制系统短路电流水平的措施，一定程度上会减弱系统的电网结构。因此，有必要对各种措施进行潮流计算、稳定计算等电气校核，以便各种措施能够满足系统安全稳定运行。

潮流计算：对各种限制措施进行潮流计算校核，潮流分布均比较均匀，电压运行在合理范围之内。

稳定计算：从稳定计算结果看：按几种措施实施后，相关线路N-1、N-2三相短路永久故障情况下，不会给系统稳定性造成不利影响。

无功平衡：对于各种限制措施，无功平衡将会产生不同程度的影响。

采取短路措施1：需在平城至蔚县的平城侧加装2×150+1×180MVar无功补偿。新形成的忻州至朔州线路长度约115km，对该线路未考虑加装高抗，由于原神忻I回线路的神二电厂侧装设1×150MVar线路高抗，神忻I与神朔II回短接，可考虑将在忻州侧加装1×150MVar线路高抗。

采取短路措施2：新形成的忻州至朔州线路长度约115km，对该线路未考虑加装高抗，由于原神忻I回线路的神二电厂侧装设1×150MVar线路高抗，神忻I与神朔II回短接，可考虑将在忻州侧加装1×150MVar线路高抗。

采取短路措施3：形成的平城至平鲁1回线路长度约160km，在线路的平城侧加装1×120MVar线路高抗。新形成的忻

图1　北部电网地理接线图

州至朔州线路长度约115km，对该线路未考虑加装高抗；由于原神忻I回线路的神二电厂侧装设1×150MVar线路高抗，神忻I与神朔II回短接，可考虑将在忻州侧加装1×150MVar线路高抗。措施4不改变电网的无功平衡，对电网影响较小。

4　结论

短路电流水平超标是电网逐渐加强到一定程度的必然产物。应在保证电网安全可靠运行的前提下采取一定的措施限制局部短路电流水平。

从以上各措施的分析结果可以看出，采取短路电流限制器的措施，不仅短路电流水平治理效果明显，并且在电网正常运行时，不减弱电网结构，不影响电网的安全稳定水平，综合效果较好。

短路电流限制器利用依据电感电容串联谐振的原理，在系统短路时通过晶闸管迅速旁路电容器。使限制器呈现感性，达到对短路电流的抑制。利用短路电流限制器在电网正常运行时，不改变电网结构，不影响电网的安全稳定水平，对于局部电网短路水平超标治理的限制作用比较明显。但是，需要指出的是，短路电流限制器只能在局部电网应用，不能在电网中大范围应用。

［1］ 陈怡静大电网短路电流限制措施研究［D］.浙江大学硕士学位论文，2008

［2］ 周挺，张铭.华东电网500 kV短路电流限制器示范工程选点方案［J］.华东电力.2008，36（10）

［3］ 韩戈，韩柳，吴琳.各种限制电网短路电流措施的应用与发展［J］.电力系统保护与控制.2010，38（1）

［4］ 韩柳，仇卫东，肖智宏. 电网短路电流的限制措施［J］.电力技术经济.2009，21（3）

［5］ 孙奇珍，蔡泽祥，李爱民，李力，吴科成.500 kV电网短路电流超标机理及限制措施适应性［J］.电力系统及其自动化.2009，33（21）

Study on limiting measures of short-circuit current of 500kV power grid in northern Shanxi

Ren Yuan1，Wang Ai1，Zhang Youmin2，Guo Xing1
（1.China Energy Engineering Group ShanXi Electric Power Engineering Co.，Ltd， Shanxi，030001，China；2.China Energy Construction Group Shanxi Electric Power Survey & Design Institute Co.，Ltd，Shanxi，030001，China）

In recent years，with the rapid development of power system in Shanxi Province，a "three horizontal and four vertical" strong power grid pattern of mainly 500kV voltage level is gradually formed.Being larger and more complex，the power system is actually strengthened，which also leads to the increasing level of short-circuit current.Exceeding the standard of short-circuit current of local power grid，especially in northern Shanxi 500kV power grid，has become an outstanding problem，which affects the reliability of power system operation.Based on the study of short-circuit current exceeding problem in local power grid，in this paper，several different measures to reduce short-circuit current level was discussed and analysed.The related research conclusions can provide some reference for the safe and stable operation of power system.

500kV voltage level；power grid structure；short-circuit current；limiting measures；safe and stable operation of power system