比較詳細(xì)的計(jì)算分析過(guò)程總結(jié)。
模型和假定
對(duì)于“獨(dú)立分區(qū)”電網(wǎng)，可以簡(jiǎn)單的以下圖來(lái)模擬。線(xiàn)路xl代表地方電廠至分區(qū)500kv變電站的等值線(xiàn)路；s1..s4代表500kv變電站中配置同類(lèi)型或者不同類(lèi)型的變壓器。
對(duì)于“互聯(lián)分區(qū)”電網(wǎng)，可以用下圖的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)模擬。圖中元件的意義與上圖相同。
假定條件：
1）主變變比525kv/242kv/35kv；
2）根據(jù)目前設(shè)備的制造能力，新建變電站遠(yuǎn)景短路電流水平，500kv母線(xiàn)按照63ka控制，220kv母線(xiàn)按照50ka控制；
3）變電站單臺(tái)變壓器的最大容量，并列運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)，應(yīng)使220kv母線(xiàn)短路容量不超過(guò)允許值；
4）由于主變并列運(yùn)行時(shí)500kv母線(xiàn)和220kv母線(xiàn)的短路電流只受主變高中壓短路電壓百分比的影響，僅就主變高中壓側(cè)短路電壓百分比進(jìn)行分析。
5）由于電網(wǎng)中電阻遠(yuǎn)小于電抗，忽略電網(wǎng)和主變中電阻的影響。
6）由于220kv母線(xiàn)兩相接地短路電流水平一般相對(duì)較低，而單相接地短路電流水平可以通過(guò)在主變中性點(diǎn)加裝小電抗使其降低到與三相短路電流相近，因此下面僅對(duì)變電站母線(xiàn)三相短路進(jìn)行分析。
7）所取500kv主變高中側(cè)短路電壓百分比均在國(guó)內(nèi)目前適用的范圍內(nèi)，均不超過(guò)20%。變壓器的短路電壓百分比超過(guò)20%會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)弊端，首先是無(wú)功電壓平衡和電壓穩(wěn)定問(wèn)題，其次是暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。
220kv母線(xiàn)短路電流計(jì)算模型
500kv變電站的220kv母線(xiàn)短路電流主要由兩部分組成：500kv系統(tǒng)通過(guò)變壓器向220kv母線(xiàn)注入的短路電流（簡(jiǎn)稱(chēng)500kv短路電流分量）和220kv電網(wǎng)注入變電站220kv母線(xiàn)的最大短路電流分量（簡(jiǎn)稱(chēng)“220kv短路電流分量”）。
在分區(qū)電網(wǎng)中，在圖61所示的元件參數(shù)下，500kv系統(tǒng)通過(guò)變壓器向220kv母線(xiàn)b242注入的短路電流為：
由上式可見(jiàn)，500kv系統(tǒng)通過(guò)變壓器注入220kv系統(tǒng)的短路電流和500kv系統(tǒng)的短路容量、變壓器的容量和短路電壓百分比有關(guān)。
220kv短路電流分量主要與220kv地方電廠的容量、接入方式、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等有關(guān)。
500kv系統(tǒng)提供的短路電流分析
假設(shè)變電站中的變壓器均為同類(lèi)型，下表給出了不同容量配置的變壓器在500kv系統(tǒng)注入短路電流不同時(shí)，注入220kv母線(xiàn)的短路電流值（其中容量為750mva、1000mva、1500mva的變壓器短路電壓百分比分別取為12％、16％、19％）
由此可見(jiàn)，變壓器容量越大，每100mva變電容量向220kv母線(xiàn)提供短路電流越小。
220kv獨(dú)立分區(qū)電源配置及供電能力
以500kv短路電流分量為限制，計(jì)算220kv短路電流分量的最大值，從而推導(dǎo)220kv獨(dú)立分區(qū)的電源配置。220kv獨(dú)立分區(qū)的供電能力等于500kv變電站的供電能力與220kv地方電廠供電能力之和。
1）地方電廠提供給220kv母線(xiàn)的短路電流
在220kv獨(dú)立分區(qū)中，根據(jù)圖1所示的電廠和升壓變參數(shù)下，地方電廠提供給分區(qū)母線(xiàn)b242的短路電流如下式：
不同容量機(jī)組接入500kv變電站對(duì)其220kv母線(xiàn)的短路電流貢獻(xiàn)。（當(dāng)機(jī)組容量為600mw時(shí)，xd”取0.2，其他容量的機(jī)組xd”取0.16，升壓變短路電壓百分比全部選擇為17％，即xd”+uk=0.33~0.37，取0.8~0.85，電廠連接500kv變電站220kv母線(xiàn)的等值220kv線(xiàn)路長(zhǎng)為50km，導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)為lgj-2*630。）
（1）電廠對(duì)500kv變220kv母線(xiàn)的短路電流貢獻(xiàn)約為（0.6~0.7）ka/100mw左右。
（2）一臺(tái)300mva機(jī)組接入系統(tǒng)，可提供2.1ka左右的短路電流分量；一臺(tái)400mva機(jī)組接入系統(tǒng)，可提供2.5ka左右的短路電流分量；一臺(tái)600mw機(jī)組接入220kv系統(tǒng)，可提供3.8ka左右的短路電流分量。
（3）機(jī)組容量在300mw及以上，總量為1200mw規(guī)模的電廠接入220kv電網(wǎng)，可能給220kv系統(tǒng)提供的短路電流水平為6.9~7.4ka左右，總量為1800mw規(guī)模的電廠接入220kv電網(wǎng)，可能提供的短路電流水平約為12.4ka。
（4）地方電廠接入500kv變電站的等值距離越遠(yuǎn)，提供短路電流越小，反之越大。
2）地方電廠提供給500kv母線(xiàn)的短路電流
在220kv完全分區(qū)中，地方電廠提供給500kv母線(xiàn)的短路電流如下：
不同容量機(jī)組按50km線(xiàn)路接入500kv變電站時(shí)對(duì)其500kv母線(xiàn)短路電流貢獻(xiàn)估算。
1）經(jīng)過(guò)計(jì)算，220kv電廠接入系統(tǒng)后注入500kv側(cè)的短路電流遠(yuǎn)小于其注入220kv母線(xiàn)的短路電流，約為（0.18~0.27）ka/100mw左右；
2）機(jī)組容量總量為1200mw及以上規(guī)模的電廠接入220kv系統(tǒng)，提供給500kv母線(xiàn)的短路電流水平為2～3ka之間。相對(duì)于500kv電網(wǎng)注入500kv側(cè)的短路電流而言，接入220kv的電廠機(jī)組對(duì)500kv側(cè)的短路容量影響甚微。
3）同樣，地方電廠接入500kv變電站的等值距離越遠(yuǎn)，其提供的短路電流越小，反之越大；而若電廠的規(guī)模越大，其提供的短路電流越大，反之越小。
2）供電能力分析
220kv獨(dú)立分區(qū)供電能力的大小取決于分區(qū)內(nèi)500kv變電站主變的運(yùn)行情況（并列運(yùn)行或分列運(yùn)行）、500kv變電站500kv母線(xiàn)的短路電流水平、分區(qū)內(nèi)的電廠容量和分區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)。
采用750mva主變時(shí)：
一般來(lái)說(shuō)，變電站的變壓器考慮1.3倍的過(guò)載能力，變電站只考慮配置同類(lèi)型的變壓器，且系統(tǒng)具備在變壓器允許過(guò)載時(shí)間內(nèi)使方式調(diào)整至變壓器不過(guò)載。
當(dāng)分區(qū)電網(wǎng)的500kv變壓器選擇單臺(tái)容量為750mva，短路電壓百分比為12％，主變臺(tái)數(shù)為2~4臺(tái)時(shí)，此分區(qū)供電能力約為4400～4700mw左右，且分區(qū)負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力隨著變壓器臺(tái)數(shù)的增加呈正比增加。
采用1000mva主變時(shí)：
因此，當(dāng)分區(qū)500kv變選擇短路電壓百分比為16％，單臺(tái)容量1000mva的主變時(shí)：
（1）當(dāng)變電站主變臺(tái)數(shù)為2~4臺(tái)時(shí)，分區(qū)供電能力約為5000～5400mw左右，且分區(qū)負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力隨著變壓器臺(tái)數(shù)的增加呈正比增加。
（2）從運(yùn)行角度出發(fā)，分區(qū)電源容量不宜超過(guò)4000mw，否則會(huì)因機(jī)組提供的短路電流過(guò)大，導(dǎo)致分區(qū)在只有兩臺(tái)500kv主變的情況下，500kv變電站220kv被迫分母運(yùn)行，降低了供電可靠性和運(yùn)行靈活性。
采用1500mva主變時(shí)：
變壓器容量為1500mva，短路電壓百分比取19％，主變配置臺(tái)數(shù)不同時(shí)分區(qū)內(nèi)供電能力變化較大，在5000～6400mw之間，分區(qū)內(nèi)每增加一臺(tái)主變將增加500～800mw的供電能力；分區(qū)負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力隨著變壓器臺(tái)數(shù)的增加呈正比增加。可見(jiàn)1500mva的主變適用于分區(qū)負(fù)荷較大，地方電廠較小的分區(qū)。
結(jié)論：
（1）對(duì)于無(wú)源分區(qū)：
對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)值為4000mw以下的分區(qū)，可優(yōu)先考慮用750mva的變壓器，短路電壓百分比為12％及以上；
對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)值為4000～5000mw的分區(qū)，可優(yōu)先考慮用1000mva的變壓器，短路電壓百分比取16％及以上；
（2）對(duì)于有源分區(qū)：
變壓器的容量不宜選得很大，否則，分區(qū)的供電能力將不升反降；
對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)值為4000mw以下的分區(qū)，可優(yōu)先考慮用750mva的變壓器，短路電壓百分比為12％及以上；
對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)值為4000mw以上的分區(qū)，可優(yōu)先考慮用1000mva的變壓器，短路電壓百分比取16％及以上，盡量控制分區(qū)內(nèi)的電源規(guī)模。
220kv互聯(lián)分區(qū)電源配置及供電能力
為便分析，設(shè)分區(qū)內(nèi)500kv變電站配置完全相同，站間距離為100km；750mva變壓器短路電壓百分比取12％，1000mva變壓器短路電壓百分比取16％，1500mva變壓器短路電壓百分比取19％；地方電廠均以50km距離接入互聯(lián)系統(tǒng)。
1）短路電流分析
互聯(lián)距離為100km時(shí)，500kv變電站主變不同配置下，分區(qū)間相互提供給220kv母線(xiàn)的短路電流值大都在7ka左右，而短路電流值將隨著互聯(lián)分區(qū)間的距離的減少而增加。分區(qū)間相互提供給變電站500kv側(cè)母線(xiàn)的短路電流還與主變的短路電壓百分比相關(guān)，短路電流值相對(duì)較小，電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行對(duì)500kv側(cè)的短路容量影響甚微。
打開(kāi)分區(qū)間的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，可以降低互聯(lián)系統(tǒng)變電站220kv母線(xiàn)的短路電流，而變壓器運(yùn)行方式由并列運(yùn)行調(diào)整為分列運(yùn)行時(shí)也可以降低短路電流?；ヂ?lián)分區(qū)間的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)路解環(huán)運(yùn)行亦或主變分列運(yùn)行對(duì)降低220kv母線(xiàn)短路電流與互聯(lián)分區(qū)間的電氣距離有關(guān)。
經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，4臺(tái)變壓器并列運(yùn)行（容量為750~1500mva），當(dāng)互聯(lián)距離為31~38km時(shí)，提供的短路電流值與500kv變電站并列運(yùn)行調(diào)整為分列運(yùn)行減少的短路電流值相等。
2）地方電廠接入能力分析
隨著500kv系統(tǒng)注入短路電流的增加，可接入電廠的機(jī)組容量逐漸減少；隨著互聯(lián)系統(tǒng)主變?nèi)萘康脑黾?，可接入電廠的機(jī)組容量逐漸減少。
由前面的理論知識(shí)可知，允許接入電網(wǎng)的最大機(jī)組還與變壓器短路電壓百分比以及互聯(lián)分區(qū)間距離等因素有關(guān)，可以得出以下結(jié)論：在500kv系統(tǒng)注入電流恒定時(shí)，隨著變壓器短路電壓百分比的增加，可接入的地方電廠容量逐漸增加；變壓器短路電壓百分比保持不變時(shí)，可接入電廠的機(jī)組容量隨著互聯(lián)分區(qū)間距離的增大而增加。
可見(jiàn)：500kv系統(tǒng)注入短路電流為55ka時(shí)，分區(qū)互聯(lián)后，可接入地方電廠機(jī)組容量減少約1000mw左右。
3）供電能力分析
主要考慮形式為“2臺(tái)-2臺(tái)”方式運(yùn)行時(shí)的供電能力研究。
互聯(lián)分區(qū)適用于無(wú)源區(qū)域或者地方電廠容量較小的區(qū)域，將兩個(gè)500kｖ供區(qū)互聯(lián)運(yùn)行可以提高各自的供電可靠性，同時(shí)限制了接入地方電廠的能力，但是由于互聯(lián)運(yùn)行后500kv主變負(fù)載率的提高，綜合來(lái)看，由表614可知，當(dāng)500kv系統(tǒng)注入短路電流小于55ka時(shí)，互聯(lián)分區(qū)電網(wǎng)的供電能力將大于相應(yīng)兩個(gè)獨(dú)立分區(qū)電網(wǎng)的供電能力之和，而大于55ka時(shí)則比其小。
電網(wǎng)分區(qū)規(guī)模和分區(qū)數(shù)量的估算
負(fù)荷值和500kv變電站個(gè)數(shù)對(duì)220kv分區(qū)劃分的影響是存在聯(lián)系并共同起作用的。