一般 情况下，处于两侧的绕组(高-低压绕组）间漏抗较大，且大于高-中压绕组与中-低压绕组的 漏抗之和，因此高阻抗变压器各侧短路电抗百分数需满足式(16)的要求：
[0118] Ukl3%-(Ukl2%+Uk23%) > 2(16)
[0119] 考虑到使优化模型的求解实现:本实施例利用Lingo等优化软件或Excel软件自带 的规划求解功能进行，本发明已采用后者实现所需的优化功能。
[0120] 以下给出本发明方法的一具体实施例
[0121] 镇江姚桥220kV变电站，投产年主变设计规模为1*180MVA容量，电压等级为220/ 110/10kV，前期可研设计方案为采用通用阻抗值:Ukl2% = 13、Ukl3%=64、Uk23%=47jfc 桥变不同运行方式下的系统阻抗值如下表所示。根据当地配电网设备短路电流要求，变电 站低压侧母线短路电流不得超过23kA。
[0122] 表1投产年不同运行方式下系统阻抗值
[0123]
[0124]分别采用可研方案(通用阻抗值方案）和本发明优化方法设计后的阻抗值进行短 路电流分析，并计算无功补偿设备的单组容量，结果如表2~表3所示。
[0125]表2主变阻抗采用通用阻抗值(可研方案)计算结果
[0126]
[0127]表3主变阻抗采用本发明方法优化后的阻抗值计算结果
[0128]
[0129]具体比较优化前后方案的计算结果，可以发现，采用通用设计方案(通用阻抗值） 时，三侧电压等级的短路电流水平均能降到很低，此时无功补偿设备（电容器组、电抗器)的 单组容量不得高于7.44Mvar，根据目前的容量系列，只能采用单组容量为6Mvar的电容器 组;采用本发明优化设计方法得出的优化阻抗值，不仅可以将各侧电压等级的短路电流水 平限制在安全范围内，同时降低了短路容量的冗余度，优化后的无功补偿设备（电容器组、 电抗器)的单组容量最大值为9.11Mvar，根据实际情况可采用8Mvar的电容器组。
[0130]镇江姚桥220kV变电站每台主变的无功需求总容量为24Mvar(容性），如果采用可 研设计方案(通用阻抗值方案），则需要4*6Mvar电容器组方案，若主变阻抗值采用本发明方 法优化后的阻抗值，则可采用3*8Mvar电容器组方案，优化后方案在变电站布置上能够大幅 节省电容器组场地的占地面积，两种不同方案下的电容器场地布置图如下所示。
【主权项】
1. 一种基于短路电流约束的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于包括如下步 骤： 1) 取电容器单组容量为低压侧三相短路容量的2.5%，如式（1)设定无功补偿单组容量 Qc，其中，ILf3为低压侧三相短路电流，Uln低压侧三相电压，Sd为低压侧短路容量，Qcmax为电 容器单组最大容量； 2) 在最大运行方式下和最小运行方式下，根据式1要求，设定目标函数如式(2)所示：式中，：分别表示最大运行方式和最小运行方式下的单组最大电容器容 量； 3) 建立系统对短路点的等值正序阻抗Χη?^Ρ等值零序阻抗Χη?ο、相对于短路点的等值阻 抗与系统正序阻抗Hx I、Mx 1、零序电抗HxO、MxO以及变压器三侧等效电抗Xi、Χ2、Χ3间的关系 式;建立乂似与高压侧三相短路电流lHf3、中压侧三相短路电流Im 3以及ΧηΣ1、Χη?ο与高压单相 接地短路电流Im、中压单相接地短路电流IMfi的关系式；建立低压侧三相短路电流ILf 3与 Xl、X2、X3、Hxl、Mxl 的关系式； 4) 设定变电站各电压等级侧短路电流的限定值，并通过所述限定值对变电站各电压等 级侧短路电流进行约束，进而根据步骤3)中的关系式得到变电站各电压等级的正序、零序 阻抗的初值范围； 5) 设置生产制造条件的约束，对所述变电站各电压等级的正序、零序阻抗的初值范围 进行进一步的限定，最终求得三绕组变压器各电压等级对的正序、零序阻抗的取值范围。2. 根据权力要求1所述的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于所述步骤3)中 单台变压器的短路阻抗百分数分别为服12%、服13%、1^23%，则变压器各侧等效电抗^、 Χ2、Χ3的表达式如式（12)所不： xi = 0.5X (Ukl2%+Ukl3%-Uk23%) XSj/(100Sn) X2 = 0.5X (Ukl2%+Uk23%-Ukl3%) XSj/(100Sn) (12) x3 = 0.5X (Ukl3%+Uk23%-Ukl2%) XSj/(100Sn) 其中，Sj为基准容量，Sn为变压器额定容量。3. 根据权力要求1所述的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于所述步骤3)中 系统对短路点的等值正序阻抗Χη?4Ρ等值零序阻抗Χη?ο、相对于短路点的等值阻抗与系统 正序阻抗Hxl、Mxl、零序电抗Ηχ0、Μχ0以及变压器三侧等值电抗χι、Χ2、Χ3间的关系式如式 (3)、式⑷所示，4. 根据权力要求1所述的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于所述步骤3)中， ΧηΣΙ与尚压侧三相短路电流〗Hf3、中压侧三相短路电流lMf3以及ΧηΣ1、ΧηΣ0与尚压单相接地短 路电流IHf 1、中压单相接地短路电流IMf 1的关系式如式(5)、式(6)所示，f5. 根据权力要求1所述的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于所述步骤3)中， 低压侧三相短路电流lLf3与1132 33、1^1、]\^1的关系式包括如下步骤： A) 进行Υ-Λ变换，计算等值后的阻抗112^13、123，计算公式如式(7)所示：I B) 将X12与非故障变压器高中压支路并联后形成X12;C) 进行Λ-Υ变换，按照式(9)计算等值后的X11、X22、X33;D) 通过电路等值变换，计算出低压侧短路电流如式(10)所示：E) 三电压等级变电站各侧母线短路电流水平与主变压器的阻抗值的关系式如式（11) 所示；F) 对变电站各电压等级侧短路电流应该进行小于所述限定值的约束，其约束表达式如 式(12)所示，式中，IHfmax表示高压侧三相短路电流最大值。6. 根据权利要求1所述的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于所述步骤5)中 根据生产制造的约束对所述高阻抗变压器各侧短路电抗百分数需满足如式（13)所示的条 件，根据式（13)对步骤5)中的三绕组变压器各电压等级对的正序、零序阻抗的取值范围进 行进一步限定 Ukl3%-(Ukl2%+Uk23% ) > 2 (13)。7. 根据权利要求6所述的三绕组变压器阻抗值的计算方法，其特征在于利用Lingo或 Excel软件自带的规划求解功能对步骤5)的过程进行优化。
【专利摘要】本发明涉及基于短路电流约束的三绕组变压器阻抗值的计算方法，首先设定目标函数并建立系统对短路点的等值正序阻抗XH∑1和等值零序阻抗XH∑0与系统正序阻抗H<i>x</i>1、M<i>x</i>1、零序电抗以及变压器三侧等效电抗<i>x</i>1、<i>x</i>2、<i>x</i>3间的关系式；建立XH∑1与高压侧三相短路电流<i>IHf</i>3、中压侧三相短路电流<i>IMf</i>3以及XH∑1、XH∑0与高压单相接地短路电流<i>IHf</i>1、中压单相接地短路电流<i>IMf</i>1的关系式；建立低压侧三相短路电流<i>ILf</i>3与<i>x</i>1、<i>x</i>2、<i>x</i>3、H<i>x</i>1、M<i>x</i>1的关系式；设定变电站各电压等级侧短路电流的限定值，得到各电压等级的正序、零序阻抗的初值范围，计算变压器各侧阻抗的最优参数值。有益效果为：针对各种类型的变电站进行变压器阻抗值的优化设计，适应性强。
【IPC分类】G01R27/02
【公开号】CN105425041
【申请号】CN201510601757
【发明人】黄成辰, 周洪伟, 王球
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力经济技术研究院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月21日