式中:Uk%为短路阻抗百分比,UN为变压器额定电压,SN为变压器额定容量。
根据式(1)可知,为增大变压器阻抗,应选择更大短路阻抗百分比或更小额定容量的变压器,以减小三相短路电流。
Uk%=16的变压器已属高阻抗变压器,继续增大短路阻抗百分比空间有限,而且提高短路阻抗百分比会增加变压器损耗,不符合知识城“低碳、绿色”的定位。因此,应根据给定的Uk%计算短路电流来确定主变压器容量。
按照Uk%=16,计算不同容量的220kV主变压器分列运行时短路电流,如表1所示。
由表1可知,在短路阻抗百分比相同的情况下,变压器容量越小,20kV电网中的三相短路电流越小。适当降低变压器容量是限制20kV三相短路电流的重要方法。
主变压器容量降低到多大容量合适还需进一步考虑20kV电网中分布式电源的影响。按知识城电网规划中最大接入容量30MW的分布式电源考虑,分别进行三相短路电流计算,见表2。
从表2数据可知,若220kV主变压器容量选择从规划的120MVA降低为100MVA,即使单台变压器接入30MW的分布式电源,20kV电网的三相短路电流也会控制在25kA以内。因此,主变压器容量最终选定为100MVA。
2.2 20kV配电房断路器
最初,《中新广州知识城智能配电房设备配置规范》要求,配电房20kV断路器选用遮断容量为31.5kA的铠装空气绝缘型小车开关柜。配置规范未选择气体绝缘金属封闭开关设备(GIS),原因是市场上成熟的GIS的遮断容量仅能达到25kA。
与GIS相比,铠装空气绝缘型小车开关柜维护工作量重、操作风险高。因此,负责运维知识城20kV电网的区局提出,应采取措施减小20kV电网三相短路电流至25kA以下,以便采用GIS。
根据2.1中的计算结果,选取100MVA主变压器后,在未来该变压器低压侧接入30MW的分布式电源的条件下,三相短路电流仍限制在25kA以下,20kV开关遮断容量可按25kA考虑。最终,20kV配电房断路器选择为遮断容量25kA的GIS。