基于大容量快速开关限制短路电流措施研究
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高压交流大容量快速断路器最大开断电表1银川东变母线短路故障限流措施限流效果对比限流措施故障形式短路电流ka限制后短路电流ka短路电流降低值kv限流效果同水iii线热备单相749638111149三相685567118172快速开关单相749358391523三相68530538055554宁夏电力2019年第3期基于大容量快速开关限制短路电流措施研究流可达80ka可在20ms内快速开断故障切除后快速开关又迅速合闸相比长期热备线路安装快速开关能更好地保证限流过程中电网运行的可靠性
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｌｉｍｉｔｉｎｇｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄｏｎ ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｆａｓｔｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ＨＵＡＮＧ Ｙｏｎｇｎｉｎｇ１，ＭＡＬｉ２，ＱＩＡＮＹｏｎｇ２，ＷＵＭｅｉｒｏｎｇ１，ＹＵＪｉａｎｇｈｕａ３，ＺＨＵＤａｉｚｈｏｎｇ３
（１．ＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＮｉｎｇｘｉａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＹｉｎｃｈｕａｎＮｉｎｇｘｉａ７５００１１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００２０，Ｃｈｉｎａ； ３．ＡｎｈｕｉＨｕｉｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３００８８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｘｃｅｓｓｉｖｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｉｎＮｉｎｇｘｉａｐｏｗ ｅｒｇｒｉｄ，ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｔｏｌｉｍｉｔｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｏｆｌｉｍｉｔｉｎｇｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｂ ｓｔａｔｉｏｎｂｕｓ，ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌｉｍｉｔｉｎｇｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌａｒｇｅ－ｃａｐａｃｉｔｙ ｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｒｅａｓｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓ ｔｅｍ ｂｙｔｈｅｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔｏｆ３３０ｋＶｂｕｓｉｎ７５０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｉｎＮｉｎｇｘｉａｐｏｗｅｒｇｒｉｄ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓ ｔｅｍ ａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｈｏｒｔ－ ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌａｒｇｅ－ｃａｐａｃｉｔｙｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ，ｂｕｔａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｆａｓｔｓｗｉｔｃｈ；ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｂｕｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６４３．２０１９．０３．００７
传统的母线分列运行限流措施，在电网长期 运行后，会削弱系统的电气联系，降低系统安全裕 度和运行灵活性，同时有可能引起母线负荷分配 不均衡［５］。利用快速断路器快速分合闸的性能， 将其作为分段断路器，在电网短路故障时快速断 开，母线短时分列运行，限制短路电流，故障切除 后快速断路器迅速闭合，避免了传统母线长期分 列运行对电网带来的影响。
《宁夏电力》２０１９年第 ３期
基于大容量快速开关限制短路电流措施研究
黄永宁１，马莉２，钱勇２，吴玫蓉１，虞江华３，朱代忠３ （１．国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 ７５００１１；
２．华北电力大学，北京 １００２０； ３．安徽徽电科技股份有限公司，安徽 合肥 ２３００８８）
摘 要： 为有效解决宁夏电网短路电流超标问题，提出一种基于大容量快速开关限制短路电 流的方法。该方法以变电站母线分列运行限制短路电流为理论基础，分析了基于大容量快速开 关限制短路电流的基本原理，在此基础上进一步深入研究了快速开关提升系统暂态稳定性的根 本原因。以宁夏电网中某 ７５０ｋＶ变电站 ３３０ｋＶ母线发生三相短路故障为算例，分析比较了此 方法与传统限制短路电流方法的效果，以及使用该方法后系统的暂态稳定情况。仿真结果表 明：基于大容量快速开关的限制短路电流措施不仅能够显著地抑制短路电流，而且能够提升系 统暂态稳定性。 关键词： 大容量快速开关；短路电流；暂态稳定性；母线分列运行 中图分类号： ＴＭ ７１３ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７２－３６４３（２０１９）０３－００４２－０５ 有效访问地址： ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６４３．２０１９．０３．００７
快速断路器采用由国网宁夏电力有限公司牵 头研制的高压交流大容量快速真空断路器，该断 路器具有快速精准动作、大容量开断、节能经济运 行三大优点。以宁夏电网 ２２０ｋＶ、３３０ｋＶ网架作 为研究对象，结合宁夏电网 ２至 ３年电网滚动安 全计算工作中建立的基于电力系统综合分析计算 程序（ＰＳＡＳＰ）的仿真模型［６］，对采用快速断路器 之后的电网进行短路电流分析和机电暂态分析， 研究快速断路器对限制电网短路电流及提升电网 的暂态稳定裕度的效果。
收稿日期：２０１９－０２－２１ 作者简介：黄永宁（１９６３），高级工程师，主要从事电力系统试验仿真分析。
·４２·
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
《宁夏电力》２０１９年第 ３期
基于大容量快速开关限制短路电流措施研究
随着电力系统的不断发展，电网短路电流水 平急剧增加，２２０ｋＶ及以上电压等级断路器无法 开断短路电流，造成变压器等电网设备承受较长 时间的短路冲击，严重影响电网安全稳定运行［１］。 为解决短路电流超标问题，宁夏电网已采取一系 列电网限流措施，如主变中性点增加小电抗［２］，更 换断路器，采用高阻抗变压器［３］、热备线路，加装 故障限流器［４］和串联阻抗等，但这些措施只能解 决短期电网运行短路电流超标问题，未来随着电 网规模扩大，短路电流将继续超标。
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｌｉｍｉｔｉｎｇｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄｏｎ ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｆａｓｔｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ＨＵＡＮＧ Ｙｏｎｇｎｉｎｇ１，ＭＡＬｉ２，ＱＩＡＮＹｏｎｇ２，ＷＵＭｅｉｒｏｎｇ１，ＹＵＪｉａｎｇｈｕａ３，ＺＨＵＤａｉｚｈｏｎｇ３
（１．ＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＮｉｎｇｘｉａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＹｉｎｃｈｕａｎＮｉｎｇｘｉａ７５００１１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００２０，Ｃｈｉｎａ； ３．ＡｎｈｕｉＨｕｉｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３００８８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｘｃｅｓｓｉｖｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｉｎＮｉｎｇｘｉａｐｏｗ ｅｒｇｒｉｄ，ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｔｏｌｉｍｉｔｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｏｆｌｉｍｉｔｉｎｇｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｂ ｓｔａｔｉｏｎｂｕｓ，ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌｉｍｉｔｉｎｇｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌａｒｇｅ－ｃａｐａｃｉｔｙ ｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｒｅａｓｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓ ｔｅｍ ｂｙｔｈｅｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｆａｕｌｔｏｆ３３０ｋＶｂｕｓｉｎ７５０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｉｎＮｉｎｇｘｉａｐｏｗｅｒｇｒｉｄ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓ ｔｅｍ ａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｈｏｒｔ－ ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌａｒｇｅ－ｃａｐａｃｉｔｙｑｕｉｃｋｓｗｉｔｃｈｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ，ｂｕｔａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｆａｓｔｓｗｉｔｃｈ；ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｂｕｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６４３．２０１９．０３．００７
传统的母线分列运行限流措施，在电网长期 运行后，会削弱系统的电气联系，降低系统安全裕 度和运行灵活性，同时有可能引起母线负荷分配 不均衡［５］。利用快速断路器快速分合闸的性能， 将其作为分段断路器，在电网短路故障时快速断 开，母线短时分列运行，限制短路电流，故障切除 后快速断路器迅速闭合，避免了传统母线长期分 列运行对电网带来的影响。
《宁夏电力》２０１９年第 ３期
基于大容量快速开关限制短路电流措施研究
黄永宁１，马莉２，钱勇２，吴玫蓉１，虞江华３，朱代忠３ （１．国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 ７５００１１；
２．华北电力大学，北京 １００２０； ３．安徽徽电科技股份有限公司，安徽 合肥 ２３００８８）
摘 要： 为有效解决宁夏电网短路电流超标问题，提出一种基于大容量快速开关限制短路电 流的方法。该方法以变电站母线分列运行限制短路电流为理论基础，分析了基于大容量快速开 关限制短路电流的基本原理，在此基础上进一步深入研究了快速开关提升系统暂态稳定性的根 本原因。以宁夏电网中某 ７５０ｋＶ变电站 ３３０ｋＶ母线发生三相短路故障为算例，分析比较了此 方法与传统限制短路电流方法的效果，以及使用该方法后系统的暂态稳定情况。仿真结果表 明：基于大容量快速开关的限制短路电流措施不仅能够显著地抑制短路电流，而且能够提升系 统暂态稳定性。 关键词： 大容量快速开关；短路电流；暂态稳定性；母线分列运行 中图分类号： ＴＭ ７１３ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７２－３６４３（２０１９）０３－００４２－０５ 有效访问地址： ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６４３．２０１９．０３．００７
快速断路器采用由国网宁夏电力有限公司牵 头研制的高压交流大容量快速真空断路器，该断 路器具有快速精准动作、大容量开断、节能经济运 行三大优点。以宁夏电网 ２２０ｋＶ、３３０ｋＶ网架作 为研究对象，结合宁夏电网 ２至 ３年电网滚动安 全计算工作中建立的基于电力系统综合分析计算 程序（ＰＳＡＳＰ）的仿真模型［６］，对采用快速断路器 之后的电网进行短路电流分析和机电暂态分析， 研究快速断路器对限制电网短路电流及提升电网 的暂态稳定裕度的效果。
收稿日期：２０１９－０２－２１ 作者简介：黄永宁（１９６３），高级工程师，主要从事电力系统试验仿真分析。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
《宁夏电力》２０１９年第 ３期
基于大容量快速开关限制短路电流措施研究
随着电力系统的不断发展，电网短路电流水 平急剧增加，２２０ｋＶ及以上电压等级断路器无法 开断短路电流，造成变压器等电网设备承受较长 时间的短路冲击，严重影响电网安全稳定运行［１］。 为解决短路电流超标问题，宁夏电网已采取一系 列电网限流措施，如主变中性点增加小电抗［２］，更 换断路器，采用高阻抗变压器［３］、热备线路，加装 故障限流器［４］和串联阻抗等，但这些措施只能解 决短期电网运行短路电流超标问题，未来随着电 网规模扩大，短路电流将继续超标。