浅谈地区电网系统阻抗计算方法

范寿忠

【摘 要】电网系统阻抗是计算电力系统短路电流的重要参数，而短路电流是进行电气设备选型、配置、电网运行方式校核及继电保护整定计算的重要依据，它的准确性直接关系到电网设备的安全稳定运行。由于电力网络十分庞大和复杂，电网系统阻抗计算是逐级进行计算，本文通过地区电网系统阻抗的计算，对电网系统阻抗计算方法进行了归纳和总结。

【关键词】系统阻抗 运行方式 有名值 标幺值

1 引言

从电源接入点往电源侧看呈现出的阻抗叫电力系统的阻抗，主要是感性阻抗分量，是由发电机阻抗、线路阻抗、变压器阻抗叠加而成的，一般常用于短路容量计算、断路器遮断能力校验和继电保护整定计算等领域，且可为电力设备选型提供依据。

本文从系统运行方式选取、管理要求、系统阻抗计算方法及步骤等方面进行了详述，通过地区电网系统阻抗计算，对电网系统阻抗计算方法进行了归纳和总结。

2 系统阻抗计算总的原则

2.1 计算条件

系统阻抗计算首先要获取上级或相邻电网的阻抗，并根据线路、变压器等设备原始参数计算出阻抗值，可以采用标幺值，也可以采用有名值，标么值和有名值可以很方便的互相转换。一般来说标幺值适合进行软件计算和数据交换，手工计算采用标幺值时要保留足够的位数，防止产生较大误差；有名值适合进行手工计算，需归算到同一电压等级下，对于地区电网系统阻抗计算，一般归算到110kV电压等级下即可。

进行数据交换时，一般选取系统基准容量为100MVA，基准电压为各个电压等级的平均额定电压，发电机出口基准电压为发电机额定电压。

2.2 最大运行方式和最小运行方式

为保证电力系统安全、稳定、经济运行，以及检修工作的要求，需要变更系统的运行方式，由此引起了系统参数的变化。在系统短路容量校核和继电保护装置定值整定时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

为了有效地降系统变化对计算结果造成的影响，把系统容量最大、阻抗最小的运行方式叫做最大方式，把容量最小、阻抗最大的方式叫做最小方式。根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性，根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度，保证继电保护在最小方式下满足可靠性，不能拒动，在最大方式下满足选择性，不能误动。

因此系统阻抗计算要根据系统运行方式，确定最大和最小运行方式下对应的系统阻抗。

2.3 管理要求

电力系统各级调度部门按设备调管范围开展系统阻抗计算工作，省调每年发布各个220kV变电站最大和最小运行方式的系统阻抗，地调根据这个条件算出110kV变电站系统阻抗，县调算35kV和10kV的系统阻抗。

各级调度部门计算所辖电网母线系统阻抗，并给相邻电网提供，上级电源侧母线系统阻抗一般由上级调度部门提供。各级调度部门应定期交换系统阻抗，书面明确界面，由各方共同共同遵守，分界点的阻抗应报上级调度备案。

3 系统阻抗计算方法

3.1计算网络中各电气设备的参数

首先根据工程部门提供的设备参数，计算网络中发电机、变压器、输配电线路参数，采用标幺值计算要在同一基准容量下，采用有名值计算要归算到同一电压等级。

3.2 计算运行方式对应的系统阻抗

获取上级电源或相邻电网相应的系统阻抗和运行方式，根据网络结构确定运行方式，根据运行方式计算综合阻抗。主要考虑双回线运行方式，变压器中性点接地方式、变压器运行方式等。

3.3 综合比较后得出系统阻抗

核对线路的改接情况，核查变电站的运行方式和接地点设置，分别按正常运行方式、正常检修方式和特殊运行方式下不同电源点排列组合后计算出不同的等值阻抗，经筛选、比较后得到最大方式、最小方式下的阻抗。

4 系统阻抗计算实例

已知甲站综合系统阻抗，计算乙站和丙站综合系统阻抗，系统阻抗接线图如图1所示。

4.1 乙站110kV母线系统阻抗计算

甲站为电源侧，一般为发电厂或枢纽变电站，其系统阻抗由上级调度部门提供。甲站通过双回线路给乙站供电，正常情况下双回线并列运行。

大方式：考虑双回线并列运行，甲站大方式系统阻抗加上双回线并列运行阻抗值，即是乙站大方式下系统阻抗值。

X1-2max=X1-1max+X1-L1//X1-L2

小方式：考虑双回线一回线检修，单回线运行的情况，甲站小方式系统阻抗加上单回线阻抗较大值，即是乙站小方式下系统阻抗值。

X1-2min=X1-1min+max（X1-L1，X1-L2）

4.2 丙站110kV母线系统阻抗计算

乙站通过双回线给丙站供电，正常情况下双回线分列运行。

大方式：考虑双回线分列运行，乙站大方式系统阻抗加上单回线阻抗较小值，即是丙站大方式下系统阻抗值。

X1-3max=X1-2max+min（X1-L3，X1-L4）

小方式：考虑一回线检修，乙站小方式系统阻抗加上单回线阻抗较大值，即是丙站小方式下系统阻抗值。

X1-3min=X1-2min+max（X1-L3，X1-L4）

通过比较乙站和丙站110kV母线系统阻抗计算，可以看出考虑的正常运行方式不同，系统阻抗值计算结果就不同。在设备尚未投运，电网运行方式未确定的情况下，需要考虑各种可能的运行方式，并进行相关计算，根据计算确定运行方式后再确定系统阻抗值。

4.3 丙站35kV母线系统阻抗

大方式：考虑两台变压器35kV侧并列运行，110kV母线大方式系统阻抗加上变压器并列运行时归算到母线的阻抗值，即是丙站35kV母线大方式下系统阻抗值。

X1-4max=X1-3max+（XT1-1+XT1-2）//（XT2-1+XT2-2）

小方式：考虑两台变压器35kV侧分列运行，110kV母线小方式系统阻抗加上变压器分列运行时归算到母线阻抗的较大值，即是丙站35kV母线小方式下系统阻抗值。

X1-4min=X1-3min+max（（XT1-1+XT1-2），（XT2-1+XT2-2））

4.4 丙站10kV母線系统阻抗

大方式：考虑两台变压器35kV侧并列运行，10kV侧分列运行，110kV母线大方式系统阻抗加上变压器归算到母线阻抗的较小值，即是丙站10kV母线大方式下系统阻抗值。

X1-5max=X1-3max+min（（XT1-1//（XT2-1+XT2-2+XT1-2）+XT1-3）， （XT2-1//（XT1-1+XT1-2+XT2-2）+XT2-3））

小方式：考虑两台变压器全分列运行，110kV母线大方式系统阻抗加上变压器归算到母线阻抗的较大值，即是丙站10kV母线小方式下系统阻抗值。

X1-5min=X1-3min+max（（XT1-1+XT1-3），（XT2-1+XT2-3））

5 结语

系统阻抗的计算要在完成电网元件参数计算的基础上，通过合理选择电网运行方式进行计算，参数计算是基础，运行方式选择是关键。

参考文献：

[1]中国南方电网电力调度通信中心 广东省电力调度中心编著.地区电网继电保护整定计算[M].中国电力出版社，2010.