为了优化特高压变压器短路电压比这一参数,结合实例分析了特高压变压器短路电压比的取值对500kV母线三相短路电流的影响,并采用了一种电力系统无功平衡快速分析方法;利用有功传输和无功需求之间的定量关系进行无功平衡快速分析,探讨了特高压变压器短路电压比的取值对系统无功补偿效果的影响。仿真结果表明:系统短路容量越大,提高变压器短路电压比对500kV母线三相短路电流的限制作用越明显。
1、1000kV系统提供的短路电流:
特高压主变为2 ×3000MVA,变比为1050/525/110kV;XL为发电厂到1000kV 变电站500kV母线的等值线路阻抗(双回 2×LGJ-630 型号导线);Uk%为发电厂升压变的短路电压比,取18%;机组容量为1000MW/台,Xd 为发电机机组的次暂态电抗,取0.18;PG 为发电机有功出力,cosψ为发电机的等值功率因数,取0.9。
1000kV系统通过变压器注入500kV母线的短路电流IfS与1000kV系统的短路容量Sd、变压器的额定容量ST、变压器高压-中压侧短路电压比Uk%有关。
当系统短路容量确定时,提高变压器高压-中压侧短路电压比对500kV母线三相短路电流有明显的限制作用,且系统短路容量越大限制作用越明显。
当增大主变额定容量时,在500kV母线最大三相短路电流一定的约束下,将导致500kV电网其他电源注入该母线的短路电流值逐渐减小。
2、地方电厂向500kV母线提供的短路电流:
由于500kV母线发生短路时,接入该母线的电源线路(分区电源)亦要对500kV母线提供短路电流。为方便计算,用不同容量的机组向500kV母线提供的短路电流值来替代500kV不同供电能力的分区电源对500kV母线短路电流的影响。
3、 变压器短路电压比对500kV系统允许注入的短路电流裕度的影响:
(1) 当1000kV变电站短路容量为90GVA,且主变高压-中压侧短路电压比为15%时,允许500kV电网其他电源注入其500kV母线的短路电流仅为7.44kA;而当1000kV变电站短路容量为30GVA且主变高压-中压侧短路电压比为24%时,允许500kV电网其他电源注入其500kV母线的短路电流达到22.90kA,差值达15.46kA。
(2)对于新建特高压变电站,1000kV系统短路容量正常情况下不会达到90GVA,当变电站1000kV母线短路容量为60GVA,主变高压-中压侧短路电压比分别取15%和24%,允许500kV电网其他电源注入其500kV母线的短路电流相差6.99kA。
对于特高压变电站,增大变压器短路电压比能有效降低短路电流,但同时也相应增加了变压器无功损耗,通常特高压变压器通过第3绕组(110kV)所接的容性无功对其加以补偿。
1、 无功平衡计算方法:
采用的电力系统无功平衡快速分析方法,利用有功传输和无功需求之间的定量关系进行无功平衡快速分析。
2、 算例:
在同一负载率下,变压器无功损耗随变压器短路阻抗的提高而增大;在同一短路电压比下,则随着主变负载率的增大而增大。当变压器重载,负载率为90%时,主变短路阻抗提高至24%,每台变压器无功损耗为583.05 Mvar,其占到主变容量的19.44%。
3、 计及无功补偿后的变压器无功损耗:
变压器负载率小于50%时,两台主变的无功损耗随变压器高压-中压侧短路电压比的增长速度较慢;当变压器负载率高于50%时,两台主变的无功损耗随变压器短路电压比的增长迅速增加。为充分利用变压器的容量,显然,在变压器负载率高于50%以后,需通过变压器第3绕组采取投入无功补偿装置的方法来降低无功损耗。 2100433B