短路電流計算及其控制措施的研究

伍毅

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國電力工業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展，電網(wǎng)的建設不斷提速，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性得到了較大的提高。隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，在滿足社會日益增長的電力需求的同時，短路電流也隨之增大，影響著電力系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性與可靠性，成為電力系統(tǒng)的重要隱患，因此對短路電流進行計算并做好相應的控制措施十分必要。本文主要針對短路電流的計算及其控制措施進行了分析和研究，并對其進行了簡要的闡述。

關鍵詞：短路電流；計算；控制措施

0 引言

改革開放以來，我國經(jīng)濟社會取得了較快的發(fā)展，社會用電量也隨之快速增長，在電力系統(tǒng)容量不斷增長的同時，短路容量與短路電流問題愈加凸顯，嚴重威脅著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，因此對系統(tǒng)短路電流進行計算并做好相關控制措施至關重要。本文主要對短路電流計算及其控制措施進行簡要的分析和闡述。

1 短路電流的簡介

短路故障是電力系統(tǒng)中十分常見的故障類型，通常情況下線路絕緣被破壞、樹枝及懸掛物等是造成短路的主要原因。單相接地短路是最常見的短路故障，兩相與三相短路的發(fā)生概率相對較低，但兩相與三相短路由于短路電流更大，對系統(tǒng)的危害卻更高。

由于短路時流過的電流通常是正常電流的幾倍甚至幾十倍，因此會產(chǎn)生大量的熱，破壞線路設備的絕緣，甚至使設備發(fā)生變形；另外過大的短路電流會導致電壓降過高，使系統(tǒng)的電壓水平降低，影響系統(tǒng)中的電動機的正常運行；不對稱短路故障還會產(chǎn)生較大的不平衡電流，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 短路電流的計算

短路故障作為電力系統(tǒng)的常見故障，發(fā)生頻率較高，為了保證在短路時短路電流不會對系統(tǒng)的正常運行造成影響，因此需要對系統(tǒng)的短路電流進行計算。

對于110kv以下的中低壓網(wǎng)絡，其短路計算一般分為三相短路計算以及單相短路計算，通常情況下，三相短路電流要大于單相短路電流，對系統(tǒng)的影響也最大，因此本文只對三相短路電流的計算進行分析和簡介。

（一）電氣元件參數(shù)的計算

在計算110kv及以下的中低壓網(wǎng)絡的短路電流時，首先要對網(wǎng)絡中的電氣元件進行計算，通常情況下，為了計算簡便，將各電器元件的參數(shù)都歸算到低壓0.4kv下，然后根據(jù)線路連接方式和短路點求出短路總電阻與總電抗。

（1）高壓側阻抗的折算

為了保證在折算前后系統(tǒng)銅耗以及無功功率不變這一原則，可以利用下面公式對高壓側阻抗進行折算：

R■=■R■，X■=■X■

（2）變壓器阻抗的計算

對于系統(tǒng)中的變壓器參數(shù)，可以利用如下公式進行計算：

R■=■U■■，X■=■

（二）三相短路電流的計算

計算完短路阻抗后，利用計算得到的阻抗值以及電源電壓值用如下公式進行計算：

I■=I■=I■=■

式中： Up--電源電壓平均值；R，X--折算到電源電壓側的阻抗值；Izq--短路電流周期分量有效值；In--次暫態(tài)短路電流；I∞--短路電流穩(wěn)態(tài)值。

當短路容量與系統(tǒng)容量相比可以忽略不計時，將電源電壓視為恒定值不變，由于電壓幅值不變，所以短路穩(wěn)態(tài)電流I∞等于短路超瞬變電流In等于短路電流周期分量Izq。若式中電壓單位取伏特，阻抗單位取毫歐，則計算得到的短路電流單位為千安。

3 短路電流的控制措施

由于短路電流是正常工作電流的幾倍甚至幾十倍，對電力系統(tǒng)有著較為嚴重的影響，因此需要采取相關措施，控制限制電力系統(tǒng)的短路電流。

（一）電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構方面

電力系統(tǒng)的結構和接線方式對短路電流有著明顯的影響，通過對電網(wǎng)結構的優(yōu)化和調整，能夠使系統(tǒng)短路電流得到有效的降低，一般來說主要采用選擇電網(wǎng)接線方式，運用線路電抗器，運用分裂繞組變壓器以及使用綜合自動化裝置等控制措施，改變電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構，降低短路電流。

對于系統(tǒng)中的大容量機組，宜采用變壓器不接地的運行方式，以限制系統(tǒng)的接地短路電流，同時選用單元接線方式，避免單條母線上容量過度集中，從而有效地降低了母線上的短路電流；對于變電所，宜采用變壓器分裂運行方式，以降低變壓器的短路電流；對于環(huán)型供電網(wǎng)絡，宜選擇合適的斷點，將環(huán)網(wǎng)解開分裂運行，從而可以顯著降低短路電流。

（二）電力系統(tǒng)設備選擇方面

（1）裝設限流電抗器

在電力系統(tǒng)的線路中裝設限流電抗器是一種有效的控制電纜中短路電流的措施，其能夠在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，對電流進行有效的限制。限流電抗器通常裝設在線路的出線端，其能在臨近點短路時發(fā)生限流作用，通常其百分電流比為5%左右。

（2）選用特殊變壓器

除裝設限流電抗器外，還可以利用大阻抗變壓器來限制低壓側的短路電流，另外為了限制短路電流，還應盡量避免自耦變壓器作為系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器使用。

4 結束語

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國社會用電量必將不斷增長，隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，短路電流也將隨之不斷增大，一旦超出斷路器的能力范圍，將對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性產(chǎn)生巨大的威脅，因此進行電力系統(tǒng)短路電流的計算并做好短路電流的控制措施十分必要，對提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性有著重要的意義。

參考文獻：

[1]賀健，等.電網(wǎng)規(guī)劃中短路電流限制措施的研究[J].中國電力交易，2009，S3：121-122.

[2]韓戈，等.各種限制電網(wǎng)短路電流措施的應用與發(fā)展[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，1（3）：62.