不同电压序列对主变低压侧短路电流的影响

董 韬，徐庆华，巩保峰，陈 宁，刘 航，穆永保

(国网河北省电力公司邯郸供电分公司，河北 邯郸 056035)

不同电压序列对主变低压侧短路电流的影响

董 韬，徐庆华，巩保峰，陈 宁，刘 航，穆永保

(国网河北省电力公司邯郸供电分公司，河北 邯郸 056035)

针对中压配电网与高压配电网的衔接，分析计算了不同主变容量下，不同电压序列对主变低压侧短路电流的影响。根据短路水平的分析，提出了提高电网供电适应性和节约设备成本的建议措施，可为中压配电网电压序列优化研究和应用提供参考。

高压配电网；中压配电网；电压序列；短路电流；主变容量

0 引言

我国电网经过长时间的电压等级提升、调整和简化过程，逐步形成了相对统一的电压等级序列，对电网建设发挥了重要作用。但随着经济发展，用户用电水平提高，负荷密度上升，我国中压配电网的电压序列有必要进行调整与优化。

合理配置和简化电压序列不仅可以提高城市电网的整体供电能力，扩大电网对不同性质及不同密度负荷的适应性，还可以降低网络损耗，节省有限的空间资源，进而减少电网建设和运行成本。中压配电网电压等级的确定，需要考虑与上下级电网电压等级的协调性，还有各种制约条件。中压配电网与高压配电网衔接时，因受短路电流的影响，高压配电电压的主变压器容量需满足一定的条件才能保证充分的协调。

1 变压器二次侧短路电流计算

变压器二次侧短路电流计算等值电路见图1。

图1 变压器二次侧短路电流计算等值电路

变压器二次侧短路电流I2的计算公式为

式(1)—(6)中，S1，S2为主变一次侧、二次侧短路容量，MVA；Se为变压器额定容量，MVA；I1，I2为一次侧、二次侧短路电流，kA；U1，U2为一次侧、二次侧电压，kV；Z1为系统阻抗，Ω；Zt为变压器阻抗，Ω；Z2为系统阻抗(从二次侧看)，Ω；Uk%为变压器阻抗百分比。

由式(6)可以看出，变压器二次侧短路电流I2主要与变压器一次侧电压U1、一次侧短路电流I1以及二次侧电压U2、阻抗百分比Uk%、变压器额定容量Se有关。

当选定U1，假定I1→∞时，U22/(U1I1)=0，即变压器一次侧为无穷大母线时，有

由式(7)可看出，二次侧短路电流I2与变压器额定容量Se成正比，与阻抗百分比Uk%和二次侧电压U2成反比。即，影响二次侧短路电流I2的因素有3种：若增大变压器额定容量，则二次侧短路电流也将相应增大；若增大阻抗百分比Uk%，则二次侧短路电流I2将相应降低，但变压器的损耗将增大；若适当提高二次侧电压U2(如从10 kV到35 kV)，则二次侧短路电流I2将降低，同时也不增加变压器的损耗。由以上分析可知：提高二次侧电压U2的优势明显，既不限制变压器的额定容量，也不增加变压器的损耗。

2 短路水平分析

根据国家电网公司Q/GDW 156—2006《城市电力网规划设计导则》，为了取得合理的经济效益，城网各级电压的短路容量应该从网络设计、电压等级、变压器容量、阻抗选择、运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流相配合。对于变电站内的系统母线，其短路容量一般不会超过一定的限值，各电压等级短路电流水平限值如表1所示。

表1 各电压等级短路电流水平限值

根据相关规定，在高压侧短路电流水平达到要求的限值时，即110 kV侧短路电流水平取40 kA，220 kV侧短路电流水平取50 kA，在不同主变容量下，不同电压序列低压侧短路电流水平计算结果如下表2所示。计算中，Uk%取统一值10.5 %。

各电压等级序列下低压侧短路电流与主变容量的关系如图2所示。

由表2和图2可以看出，若仅是变压器高压侧电压不同(220 kV，110 kV)，低压侧电压相同，则二次侧短路电流水平随变压器的容量变化趋势大致相同。二次侧短路电流水平与低压侧电压成反比关系，对同一主变容量，110/20 kV电压序列20 kV侧短路电流水平约为110/35 kV电压序列35 kV侧短路电流水平的1.75倍，110/10 kV电压序列10 kV侧短路电流水平约为110/20 kV电压序列20 kV侧短路电流水平的2倍。

表2 不同序列低压侧短路电流水平 kA

图2 低压侧短路电流与主变容量的关系

3 结束语

由以上分析可知，提高中压侧配电电压等级，可提高电网供电能力的适应性，且能够控制中压电网的短路电流。在其他条件不变的情况下，可采用较低遮断容量的断路器，能较大减少设备费用和设备的占地空间。

1 范明天，张祖平，刘思格.城市电网电压等级的合理配置[J].电网技术，2006，30(10)：65-68.

2 徐 奇.我国电网电压等级的理想分级[J].山西电力，2002，2(4)：6-7.

3 秦媛媛.论我国电压等级和提高中压的必要性[J].武汉交通科技大学学报，1999，23(1)：63-66.

4 姜祥生.城网配电电压等级研究[J].电网技术，1999，23(2)：31-33，45.

5 陈溶年.电压等级发展的回顾和展望[J].东北电力技术，1998，19(10)：55-57.

6 曹增功.电力网络电压等级的选择[J].山东电力技术，1998，25(3)：29-32.

7 国家电网公司.Q/GDW 156—2006城市电力网规划设计导则[S].北京：中国电力出版社，2006.

2016-10-28。

董 韬(1977—)，男，高级工程师，主要从事电网规划管理工作，email：non98@sohu.com。

徐庆华(1983—)，男，工程师，从事电网规划管理工作。

巩保峰(1979—)，男，工程师，从事电网规划管理工作。

陈 宁(1983—)，男，工程师，从事电网规划与企业管理工作。

刘 航(1986—)，男，工程师，从事电网规划管理工作。

穆永保(1982—)，男，高级工程师，从事电网运行与检修工作。