辽宁中部500 kV短路电流控制策略研究

商文颖，梁 毅，王优胤，张明理，李 华

(国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015)

辽宁中部500 kV短路电流控制策略研究

商文颖，梁 毅，王优胤，张明理，李 华

(国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015)

通过对规划东北特高压网架辽宁地区短路电流水平进行仿真计算，发现特高压投产对辽宁中部地区500 kV短路电流影响较大。针对该地区超标问题进行研究，通过对多种解决方案进行对比分析，提出打开地区部分500 kV电磁环网，与少量线路加装故障电流限流器相结合的短路电流控制策略，该策略可在有效限制短路电流水平的同时兼顾提高电网安全可靠水平。

短路电流；电磁环网；限流器

东北与三华特高压电网互联后，网架结构显著加强，电网间的电气联系日趋紧密，一方面提高了系统的稳定性，满足了负荷增长和可靠供电的需求[1]；另一方面也使电网面临短路电流水平超标的问题[2]。现有的限制短路电流的措施有：改变系统运行方式[3](如分区供电和母线分段运行)、中性点加装小电抗[4]、优化电源接入方式[5]、采用高阻抗变压器和加装故障电流限制器[6]等。

1 串补型故障电流限流器

图1为串补型故障电流限流器的结构和原理示意图[7-9]。

正常工作时，电容器组与限流电抗器谐振阻抗为零，短路时电容器组被旁路，通过在系统中串入电抗器来达到限制短路电流的目的。图1中：FCL为限流电抗器，在发生短路时起限流作用； C1、C2、C3、C4表示电容器组，正常工作时起到补偿限流电抗器感抗的作用，系统短路期间电容器组被快速旁路，限流电抗器投入发挥快速限流作用；晶闸管阀用于快速投切旁路电容器，当发生短路故障后能快速导通晶闸管，限流电抗器投入；GAP为可控火花间隙，短路故障下，若发生晶闸管阀导通失败，电容器组电压迅速上升到危及电容器安全的水平，则火花间隙能够迅速动作，实现电容器组的过电压保护。BCB为机械旁路开关，动作时间为毫秒级，能够在很短的时间内实现电容器组的可靠短接和快速投入、退出操作；DL、DG、DR和TL为阻尼回路，用来限制并阻尼放电电流，确保电容器组、晶闸管阀、火花间隙、旁路断路器的安全运行。MBS、DS1、DS2、ES1、ES2为装置的旁路开关及隔离开关，主要是为系统操作和检修提供手段。

图1 串补型故障电流限流器限制的结构和原理

2 采用500 kV电磁环网解环方式限制短路电流

2020年，沈东特高压500 kV联网工程投运后，蒲河变、沙岭变500 kV侧存在短路电流超标问题，三相短路电流将分别达到65 kA和67 kA，超过了断路器的遮断容量。为了限制蒲河变和沙岭变500 kV侧短路电流水平，采取将辽中内外双环网进行解环(见表1)。

表1 沈东特高压500 kV联网投运后主要厂站500 kV母线短路水平 kA

a.解开蒲河至沙岭1回500 kV线路

断开蒲河至沙岭1回500 kV线路后，沙岭和蒲河的短路电流分别由68.1 kA和63.9 kA降至62.9 kA和58.0 kA。由表2可以看出，仅解开一回500 kV线路时，在一定程度上降低了沙岭和蒲河500 kV母线的短路电流水平，但沙岭变500 kV母线短路电流水平仍接近设备遮断容量，需要采取与其它限制短路电流措施相结合的手段来满足要求。

表2 解开蒲河至沙岭1回500 kV线路前后主要厂站500 kV母线短路水平 kA

b.解开蒲河至沙岭2回500 kV线路

断开蒲河至沙岭2回500 kV线路后，沙岭和蒲河的短路电流分别由68.1 kA和63.9 kA降至49.8 kA和44.0 kA。由表3可以看出，通过对500 kV电磁环网进行完全解环，可以有效限制沙岭和蒲河500 kV母线的短路电流水平，将500 kV母线的短路电流水平控制在合理范围内。但是与仅解开1回线路相比，完全解环后，沙岭变和蒲河变之间失去了电气联系，供电可靠性有所降低。

表3 解开蒲河至沙岭2回500 kV线路前后主要厂站500 kV母线短路水平 kA

3 应用串补型故障电流限流器限制短路电流

采用在辽宁中部地区配置500 kV限流装置策略，考虑在沙岭变500 kV出线装设串补型故障电流限流器，目前典型的串补型故障电流限流器的阻值为8 Ω。沙岭变共有7回出线，2回至辽阳变、2回至沈东变、2回至蒙东科尔沁和1回至蒲河变。需对每回线路配置相应容量的限流设备，才能将中部地区的短路电流限制在合理范围。各线路配置线路装置情况如表4所示。

表4 各相关线路限流装置配置情况 Ω

通过仿真计算，按表4串补型故障电流限制器配置方案后，沙岭、蒲河变500 kV短路电流水平如表5所示。

表5 采用短路电流限制器控制策略前后主要厂站500 kV母线短路水平 kA

可以看出，单纯采用加装短路电流控制器限流策略，可以将短路电流限制在合理范围，但需配置的限流装置过多且较为集中，容易增加系统的运行风险。

4 应用线路解环和串补型故障电流限流器综合策略限制短路电流

根据上述仿真计算分析，提出将线路解环和配置限流装置结合的综合策略。

由于采取解开沙岭至蒲河1回线路后，沙岭变500 kV短路电流为62.9 kA，为了将短路电流限制在合理范围内，从辽中地区500 kV内外双环网结构可以看出，在沙岭变500 kV母线故障时，为短路点提供故障电流的支路主要来自于由康平厂经由蒲河变至沙岭变线路和由铁岭厂、清河厂经由沈东变至沙岭变线路。因此，在蒲河至沙岭和沈东至沙岭500 kV线路加装故障限流器能够有效降低沙岭变500 kV母线的短路电流。

a.在蒲河至沙岭500 kV线路装设故障限流器

从表6可知，在蒲河至沙岭500 kV线路装设故障限流器后，沙岭变500 kV母线短路电流降至59.6 kA，为了进一步将沙岭变短路电流水平控制在59 kA以下，考虑在沈东至沙岭500 kV线路再加装一组故障限流器。

表6 蒲河至沙岭线路装设故障限流器前后主要厂站500 kV母线短路水平 kA

b.在沈东至沙岭500 kV线路装设故障限流器

从表7可知，在蒲河至沙岭和沈东至沙岭500 kV线路分别装设故障限流器后，沙岭变的短路电流下降较为显著，短路电流处于合理范围内。

表7 沈东至沙岭线路装设故障限流器前后主要厂站500 kV母线短路水平 kA

5 结束语

综上所述，解开蒲河至沙岭2回线路后，短路电流水平下降显著，但是由于解环后使得沙岭变和蒲河变之间失去了电气联系，导致供电可靠性有所降低。因此，本文采取解开蒲河至沙岭1回线路和在线路上加装故障限流器相结合的方式，既能保持沙岭变和蒲河变之间的电气联系，又能将短路电流水平控制在合理范围内。

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Research on 500 kV Short Circuit Current Control Strategy in Central Liaoning

SHANG Wenying，LIANG Yi，WANG Youyin，ZHANG Mingli，LI Hua

(State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute，Shenyang，Liaoning 110015，China)

In Liaoning province through the planning of northeast uhv network frame, the simulation calculation of short-circuit current level found uhv and put into operation in 500 kV in central Liaoning region had a greater influence on the short circuit current.Overweight problems in the region, the author of this paper, through the study of the comparison and analysis of a variety of solutions, put forward open area part of the 500 kV, electromagnetic loop network with a few lines with fault current limiter combination of short circuit current control strategy, the strategy can be effective limit short-circuit current level and improve the level of power grid safe and reliable.

short circuit current; electromagnetic loop network;current limiter

TM713

A

1004-7913(2017)08-0016-03

商文颖(1980)，女，硕士，高级工程师，从事电力系统规划及相关技术研究工作。

2017-03-01)