電力系統短路故障淺析

摘要：破壞電力系統正常運行的最為常見的原因是各種類型的短路故障。它危害性極大，由此引發的其他電氣故障也最多。本文簡要探討了各種類型的短路故障的原因、特點、危害、查找方法、預防措施等，對指導生產有一定的參考作用。

關鍵詞：短路原因特點故障 短路預防

1 概念

電力系統的短路故障，是指不同電位導電部分之間的不正常短接。由于此時故障點的阻抗變得很小，電流便會在一瞬間升高，短路點以前的電壓下降，會影響到電力系統的穩定運行，嚴重短路甚至會造成系統癱瘓。

在正常運行時，除中性點外，相與相或者相與地之間是絕緣的。三相系統中，短路故障的基本類型為三相短路、兩相短路、單相短路、單相短路接地、兩相短路接地等。其中，三相短路屬對稱短路，其它形式的短路，均屬不對稱短路；在中性點直接接地的系統中，發生單相短路接地故障最為常見，大約占短路故障的65%，兩相短路約占10%，兩相短路接地約占20%，發生三相短路故障的可能性最小，雖然只占短路故障的5%[1]左右，卻是危害系統最嚴重的，在實際中一定要引起我們的足夠重視。

1．1 單相接地短路：是指三相交流供電系統中一根相線與大地成等電位狀態，既該相線的電位與大地的電位相等，都是“零”。通俗的講就是A相或B相或C相一相接地。

1．2 兩相短路：任意兩相導線，直接金屬性連接或經過小阻抗連接在一起。通俗講指兩相直接短接在一起。

1．3 兩相短路接地：是指三相交流供電系統中兩根相線與大地成等電位狀態了。通俗講就是A、B、C三相中的任意兩相同時與大地的無電阻的直接連接。

1．4 三相短路：就是電力系統內A、B、C三相在某一點的零電阻、零電抗的直接連接。這時會產生很大的短路電流，破壞程度很大。

三相短路分三種：單相接地短路；兩相之間短路；三相全部短路。

2 發生短路的原因

產生短路的原因有很多，既有客觀的，也有主觀的，但是主要原因是電氣設備載流部分的相間絕緣或者相對地絕緣被損壞。

2．1 由于設計、制造、安裝、維護不當等造成的設備缺陷發展成為短路。如選擇電纜截面太小或擴大生產增加負荷使電路超載、過載，長期持續下去，就可能造成絕緣老化或者絕緣的完全失效，導致短路。

2．2 假冒、偽劣電器設備的絕緣不合格也會造成短路。

2．3 氣候惡劣，低溫導線覆冰引起架空線倒桿斷線造成短路；架空線路弧垂不一致或弧垂太大，刮大風時會引起短路；雷電沖擊使架空線路的絕緣子發生閃絡短路；環境溫度過高、機械損傷等。

2．4 誤操作引起的短路故障。工作人員違反操作規程帶負荷拉刀閘，引起電弧短路；違反電業安全工作規程帶電誤合接地刀閘造成的短路故障。檢修人員在檢修低壓帶電開關設備時，距離帶電體較近，未采取必要的安全措施防止短路造成故障。

2．5 電纜、變壓器、發電機等設備中載流部分的絕緣材料在運行中損壞[1]。

2．6 動物作祟，如鳥獸跨接在裸露的載流部分；老鼠竄入高壓配電室造成短路故障；老鼠咬破置于管道中的電纜絕緣等。

3 短路特點

電力系統發生短路故障后，電流劇增，短路電流比正常工作時的電流要大幾十倍，甚至幾百倍，在高壓下，電流可達數千萬安。因此應千方百計限制短路電流，并使短路電流持續時間盡量縮短。

3．1 短路點距離電源越進線路阻抗越小，短路電流會越來越大。

3．2 短路故障持續時間的長短，直接導致電氣設備損壞的厲害程度，時間越長損壞越嚴重。

4 短路故障的危害[2]

短路故障引起的后果是破壞性的。

具體表現在以下幾個方面：

4．1 當電路發生短路時，短路點的電弧有可能燒壞電氣設備，同時很大的短路電流會通過設備使發熱增加，當短路持續時間較長時，可能使設備過熱，使導體發紅，甚至溶化損壞絕緣，破壞設備。

4．2在供電系統中，強大的短路電流，特別是沖擊電流，使兩相鄰導體之間產生巨大的電動力。一般可以計算為：

F(3) =■.Im2.l/a×10一7(N) (三相短路)

F(2)=2.Im2.l/a×10一7(N) (單相短路)

由上式可見，短路電流越大，電動力越大，破壞性越強。這種電動力可能使母線變形，使母線定固件損壞，也可能使開關相鄰刀片變形，開關損壞。

4．3 電力系統發生短路時，有可能使并列運行的發電廠失去同步，破壞系統穩定，使整個系統的正常運行遭到破壞，引起大片地區的停電。這是短路故障最嚴重的后果。

4．4 短路產生的電弧、火花可能引發惡性事故，如火災、電擊、爆炸等。

4．5 短路故障發生后，短路點電壓將降到零，短路點附近各點的電壓也將明顯降低，對用戶工作影響很大，系統中最主要的負荷是異步電動機，它的電磁轉矩同它的端電壓的平方成正比，電壓下降時，電磁轉矩將明顯降低，使電動機停轉，以致造成產品報廢及設備損壞等嚴重后果。

4．6 不對稱接地短路所造成的不平衡電流，將產生零序不平衡磁通。會在鄰近的平行線路內感應出很大的電動勢，將會造成對通信的干擾，并危及設備和人身的安全。

5 短路的預防

為了保證安全可靠供電，除設計時要科學、合理以外，還應采取各種必要的安全措施，減少各類短路故障的發生。

5．1 做好短路電流的計算工作，選擇正確的電氣設備，使電氣設備的額定電壓和線路的額定電壓相符。

5．2 對繼電保護的整定值和熔體的額定電流要正確選擇，采用速斷保護裝置，以便發生短路時能迅速切斷短路電流，減少短路電流持續時間，把短路造成的損失降到最小。

5．3 采用電抗器。以增加系統的阻抗來限制短路電流。

5．4 變電站要安裝避雷針，變壓器附近和線路上要安裝避雷器，減少惡劣天氣中雷擊造成的災害。

5．5 始終保持線路弧垂一致并符合安全規定，保證架空線路施工質量。

5．6 對帶電安裝和檢修電氣設備的工作，工作人員一定要注意力要高度集中、防止出現錯接線、誤操作。

5．7 一旦發生故障，要從電力系統中把故障線路或設備切斷，使其余部分可以繼續運行。

5．8 平時要加強管理。及時清除導電粉塵、防止導電粉塵進入電氣設備；防止老鼠等小動物進入高壓配電室，爬上電氣設備。

5．9 保證電力系統的安全穩定運行。維護人員應嚴格遵守規章制度，正確操作電氣設備，禁止帶負荷拉刀閘，帶電合接地刀閘。線路施工、維護人員在距帶電部位距離較近的地方工作，要采取防止短路的措施。要對線路、設備進行經常巡視檢查，及時發現并處理各類缺陷。

6 小結

通過對電力系統短路故障的淺析，可以在實際運用中更快的了解故障的原因，做好相應的預防措施。同時也能加快對故障的維修處理，縮短短路故障運行時間，盡可能把損失降到最低，保障電力系統的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]夏道止.電力系統分析[M].北京:中國電力出版社，2004.

[2]劉萬順.電力系統故障分析[M].北京:中國電力出版社，2004.