关于10kv电压等级设备短路电流水平问题的研究

孟祥东

摘 要：近年来，随着我国社会经济的高速发展，电网系统较之前相比有了显著进步 ，电容量也逐渐获得大幅度增加。现阶段，我国220kV的高阻抗主变压器低压侧10kV短路电流水平已经很难低于20kA，由此便严重的影响了配电网的安全运行。对此，本文简要分析了220kv变电站10kv侧的短路电流计算情况，而后就其衰减情况进行了计算处理，并最终就其结果展开了分析探讨。

关键词：10kV；变压器；短路电流；配网

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0194-02

随着当前我国社会经济的快速发展，全社会的整体用电量持续增大，短路电流水平也不断升高。通过应用高阻抗变压器便可在不增加占地面积与资金费用的前提下，可以有效降低能耗，并且能够实现对短路电流水平的有效降低，基于此该技术已经被大规模的应用到电网建设当中。但是，常规的220kV高阻抗变压器低压侧10kV短路电流水平已经很难低于20kA，对于配电网的安全运行构成了严重的安全威胁，因此就针对10kv电压等级设备短路电流水平问题展开相关的研究工作有着一定的现实意义。

1 220kv变电站10kv侧短路电流计算

主网10kV与配网10kV电压等级联络主要是通过220kV变电站10kV侧经由配电线路和10kV配电系统相连接。鉴于配网系统本身所存在着的高度复杂性以及高夫长发生率等现实情况，为了防止由于配电网出现故障而对主网造成不利干扰，便需对220kV变电站10kV出线开环予以充分考量，同时周边区域实施辐射供电。依据有关调查研究表明，随着近些年来在220kV当中对于变电站高阻抗主变压器的相继建成，半年短路电流水平大都可被控制在25kA以下。

现以某220kV变电站进行举例说明，对其短路电流实施计算处理，基准值Sj取值100MVA，Uj取与之所对应的平均电压值。规模为主变压器共3台，220kV出线终期8回，110kV14回。主变参数为额定电压220kV，容量180MVA，阻抗电压Ud1-2=15%，Ud1-3=52%，Ud2-3=34%。其母线一侧两项短路电流有效值为21.52kA，三相短路电流有效值为24.85kA。计算结果表明，其远期短路电流会受到系统容量的增大而随之扩大，最大短路电流有可能升高至主网10kV设备短路的限定临界值31.5kA。

2 220kv变电站10kv侧短路电流衰减计算

依据对220kv变电站10kv侧短路电流的计算分析表明，在10kV供电系统出现短路情况时，各不同距离短路点其电流变化情况如下图1所示。

观察下上1便可发现在配电线路长度不断增加的同时，线路导线阻抗对短路电流的影响将明显衰减。因此现就针对220kv变电站10kv侧短路电流衰减展开计算分析。

2.1 计算目的

计算在连接主配网的220kV变电站10kV侧首回配电线路短路，其短路电流值在25.5kA、32kA之时需通过多长的输送距离方可下降至20kA。

2.2 計算条件

（1）电压等级10kV，系统短路电流为25.5kA、32kA。（2）计算基准值Sj=100MVA，Uj=10.5kV。（3）所有10kV配电线路都处于开环运行状态，只需考量1回三相短路情况，在出现短路现象时，确保只有系统侧对短路点进行电流传输，其余线路均不对短路点进行电流传输。（4）配电线路导体采用以下两种：①10kV电力线缆ZR-YJ22-3×300。依据国家电网标准技术规范参数，其电抗值为0.0898Ω/km，电阻值为0.0795Ω/km。②而10kV架空绝缘钢芯铝绞线选用JKYJ-240。据国家电网标准技术规范参数，其导线外部径长为21.6mm，半径为10.8mm。鉴于电阻与电抗两项数值级别相等，因而在进行计算处理时需对电阻进行如下计算处理：

2.3 系统短路电流为25.5kA时短路电流衰减计算

系统短路阻抗值标幺值为：

（1）针对选用10kV电力电缆导线ZR-YJ22-3×300的情况，针对其10kV侧短路电流衰减的计算应为：≤20，求解得L≥0.507km。

（2）针对选用10kV架空绝缘钢芯铝绞线JKYJ-240的情况，针对其10kV侧短路电流衰减的计算应为：≤20，求解得L≥0.195km。

2.4 系统短路电流为32kA时短路电流衰减计算

系统短路阻抗值标幺值为：

（1）针对选用10kV电力电缆导线的情况，针对其10kV侧短路电流衰减的计算应为：，求解得L≥0.965km。

（2）针对选用10kV架空绝缘钢芯铝绞线的情况，针对其10kV侧短路电流衰减的计算应为：，求解得L≥0.373km。

3 结果分析

分析上述计算数据可得出如下几项结论：（1）在选用10kV电力电缆出线之时，25.5kA的短路电流在行经长度超过0.507km的导线之后，其短路电流将下降至不足20kA。（2）同时在选用10kV电力电缆出线时，32kA短路电流在行经0.965km导线之后，其短路电流将会降低至不足20kA。（3）在选用10kV架空绝缘钢芯铝绞线出线之时，25.5kA短路电流在行经超过0.195km的导线以后，短路电流将会下降至不足20kA。（4）同时在选用10kV架空绝缘钢芯铝绞线出线时，32kA短路电流在行经长度超过0.373km的导线之时，其短路电流将会下降至不足20kA。

短路电流计算水平年程度，选用10kV电力电缆出线亦或是选用10kV架空绝缘钢芯铝绞线出线，各自经由0.507km、 0.195km电气距离之后和短路电流水平为20kA的配网设备互相连接，可确保即便是在最大短路电流状况下，配网设备仍安全可靠。在远期主网10kV侧短路电流水平达到32kA之时，选用10kV电力电缆出线亦或是10kV架空绝缘钢芯铝绞线出线，各自行经0.965km、0.373km电气距离后和短路短路电流水平为20kA的配网设备互相连接，可确保即便是在最大短路电流状况下，配网设备仍然能够安全可靠的运行。为确保计算值可具备一定的富裕空间，上述计算短路电流均略高于最大短路电流，电力电缆和架空出导线截面也都选用同一电压级别当中较大的导线。在具体施工应用时，导线截面会较小一些，短路电流在下降到20kA后其电气距离也将有所下降。

4 结语

总而言之，经上述计算及分析表明，目前我国标准主配网间对10kV设备不同短路电流的水平规定并不存在具体性的冲突影响。主网10kV设备短路电流水平相较于同等电压级别配网而言要更高一些，重点需考虑主网和配网间连接导线对短路电流的衰减效应。在220kV变电站应用高阻抗主变压器对短路电流采取限制以后，绝大多数的配网设备均可符合于安全运行需求。

参考文献

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