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风电场短路电流计算的探讨

石巍;张彦昌

【摘要】采用IEC60909和电力工程电气设计手册中的短路电流计算方法,分别对

常规风电场的短路电流进行了计算.对不同的计算方法得到的计算结果进行比较和

分析,提出能满足国外风电项目的简化计算方法.

【期刊名称】《电力与能源》

【年(卷),期】2012(033)004

【总页数】3页(P351-353)

【关键词】短路电流;冲击电流;计算方法;风电场接线

【作者】石巍;张彦昌

【作者单位】中南电力设计院,武汉430071;中南电力设计院,武汉430071

【正文语种】中文

【中图分类】TM713

短路电流计算是风电场设计中一项重要的内容，国外都采用国际电工委员会标准

IEC60909中规定的方法，但是我国目前还没有相关的标准，大多采用水利电力部

西北电力设计院编制的《电力工程电气设计手册》所给出的方法，由于计算方法不

尽相同，计算的结果自然也就不同。本文将结合风电工程的接线特点，比较和分析

这两种短路电流计算方法，并通过分析计算结果，找出一种满足国外项目业主要求

的、适用于风电项目的简化计算方法。
1短路电流的计算方法

计算电力线路的短路电流，目前我国一般采用《电力工程电气设计手册》（以下简

称手册）推荐的方法，国外一般采用IEC60909规定的短路电流计算方法。

1.1手册中的短路电流计算方法

手册中的短路电流计算方法也称为实用法，主要分为以下几个步骤：①设定计算条

件；②电路元件参数计算。包括基准值计算和各元件参数标幺值计算；③网络变换；

④三相短路电流周期分量计算。包括无限大电源供给的短路电流和有限电源供给的

短路电流；⑤三相短路电流非周期分量计算；⑥冲击电流和全电流的计算。

1.2IEC60909中的短路电流计算方法

IEC60909中的短路电流计算方法分为绝对值法、单元法和叠加法。

绝对值法分为远端短路系统和近端短路系统。主要分为以下几个步骤：①设定计算

条件；②电路元件参数计算。计算电路各个元件参数的绝对值；③网络变换；④三

相短路电流计算。对于远端短路系统，短路电流中交流分量不衰减。对于近端短路

系统，短路电流中交流分量衰减。⑤短路电流峰值的计算。单元法和绝对值法的计

算步骤一样，不同的是元件参数采用的是标幺值计算。叠加法就是采用叠加原理的

绝对值法。

2案例

本文将结合风电工程的接线特点，对实用法、绝对值法和单元法的计算过程和结果

进行分析和比较。

2.1案例一

案例一为50MW风电场，风电场由33台1.5MW的风电机组组成，其中发电机

可以是双馈异步发电机也可以是永磁直驱同步发电机，案例一将对采用这两种发电

机的风电场进行计算。风电机组采用1.5MW双馈异步发电机，风机堵转电流为

7～9倍额定电流，这里取7倍；发电机组采用1.5MW永磁直驱同步发电机，受
变流器的限制，短路电流为1.5～2倍额定电流，这里取1.5倍。每台机组配备一

个36.75kV／0.69kV箱变，箱变容量1.6MVA，变压器的阻抗电压为6.5%，空

载电流为0.85%。33台风力发电机组为三组，每组11台风机组成一个35kV集

电线路，集电线路的阻抗相对于风机和箱变的阻抗较小，计算中可以忽略不计。三

条集电线路将三组箱变汇总到一个110kV／36.75kV主变压器，变压器的容量为

50MVA，变压器的阻抗电压为10.5%，空载电流为0.3%。图1为风电场常规接

线方案。计算时220kV系统按50kA的断路器遮断水平进行计算；35kV系统以

35kV为短路点计算短路电流。

图1案例一的风电场接线

1）实用法图2为采用实用法计算风电场的等效阻抗正序图（Sj＝100MVA）。计

算结果见表1。

图2采用实用法计算风电场短路电流的等效电路

表1风电场短路电流和冲击电流（实用法）kA?

可以看到：实用法由于没有进行系数修正，阻抗相对偏高，因此短路电流计算结果

偏小。实用法比较适合于对系统进行粗略快速的计算。

2）绝对值法图3为采用绝对值法计算风电场的等效阻抗正序图，计算结果见表2。

图3采用绝对值法计算风电场短路电流的等效电路

表2对风电场短路电流和冲击电流（绝对值法）kA?

可以看到：绝对值法进行了系数修正，阻抗相对偏小，短路电流计算结果偏大。绝

对值法的计算过程相对于实用法要复杂一些，比较适合于对系统进行详细和准确的

计算。

3）单元法图4为采用单元法计算风电场的等效阻抗正序图（Sj＝100MVA），计

算结果见表3。

表3风电场短路电流和冲击电流（单元法）kA?
可以看到：单元法和实用法的计算方法比较接近，单元法进行了系数修正，阻抗相

对偏小，因此短路电流计算结果和