關于電力系統短路的若干問題的探討

陳宇寧

(邵陽學院 湖南 邵陽 422000)

關于電力系統短路的若干問題的探討

陳宇寧

(邵陽學院 湖南 邵陽 422000)

隨著電力系統容量的不斷增加，供電企業對電力系統供電可靠性的不斷提高，變壓器抗短路能力成為一個突出問題。本文淺析電力變壓器轉換原理，以及提高變壓器抗短路能力與保障安全穩定運行的一些具體措施。

短路；周期分量；復雜故障

短路是電力系統最常見的故障。所謂短路，是指一切不正常的相程與相或中性點接地系統中相與地之間的短路。

一、短路的后果

短路故障對電力系統的正常運行會帶來嚴重后果，主要表現在如下幾方面。

1.短路故障使短路點附近的某些支路中流過巨大的短路電流(大容量系統中可達數萬或數十萬安培)，產生的電動力效應可能使電氣設備變形或損壞。

2.巨大短路電流的熱效應可能燒壞設備。

3.短路時短路點的電壓比正常運行時低，如果是三相短路，則短路點的電壓為零。這必然導致整個電網電壓大幅度的下降，可能使部分用戶的供電受到破壞，接在網絡中的用電設備不能正常工作。如在用電設備中占有很大比重的異步電動機，其電磁轉矩與電壓的平方成正比，當電壓下降幅度較大時，電動機將停止轉動，在離短路點較遠的電動機，因電壓下降幅度較小而能繼續運轉，但它的轉速將降低，導致產生廢，次產品。此外，由于電壓下降，轉速降低，而電動機拖動的機械負載又未變化，電動機繞組將流過較大的電流，如果短路持續時間較長，電動機必然過熱，使絕緣迅速老化，縮短電動機的壽命。

4.影響電力系統運行的穩定性

在由多個發電機組成的電力系統中發生短路時，由于電壓大幅度下降，發電機輸出的電磁功率急劇減少，如果由原動機供給的機械功率來不及調整，發電機就會加速而失去同步，使系統瓦解而造成大面積停電，這是短路造成的最嚴重，最危險的后果。

5.對通信干擾

二、短路計算的意義

(一)短路計算的目的

短路故障對電力系統正常運行的影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統的設計，設備選擇以及系統運行中，都應著眼于防止短路故障的發生，以及在短路故障發生后要盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術的基本問題之一，無論從設計，制造，安裝，運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產生和變化規律，掌握分析計算短路電流的方法。

系統中應配置哪些繼電保護以及保護裝置的參數整定，都必須對電力系統各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網絡各支路中的分，并要作多種運行方式的短路計算。

電力工程中，計算短路電流的目的還很多，不可能一一列舉，如確定中性點的接地方式，驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計算軟導線的短路搖擺，計算輸電線路分裂導線間隔棒所承受的向心壓力等都需要計算短路電流。

綜上所述，對電力系統短路故障進行計算和分析是十分重要的。無論是電力系統的設計，或是運行和管理，各環節都免不了對短路故障的分析和計算。但是，實際的電力系統是十分復雜的，突然短路的暫態過程更加復雜，要精確計算任意時刻的短路電流非常困難。然而實際工程中并不需要十分精確的計算結果，但卻要求計算方法簡捷，適用，其計算結果只要能滿足工程允許誤差即可。因此，工程中適用的短路計算，是采用在一定假設條件下的近似計算法，這種近似計算法在電力工程中稱為短路電流實用計算。

(二)計算短路電流的基本程序

短路電流計算是電力系統基本計算之一，一般采用標幺制進行計算。對于已知電力系統結構和參數的網絡，短路電流計算的主要步驟如下：

1.制定等值網絡并計算各元件在統一基準值下的標幺值；

2.網絡簡化。對復雜網絡消去電源點與短路點以外的中間節點，把復雜網絡簡化為如下兩種形式之一；

3.一個等值電勢和一個等值電抗的串聯電路；

4.多個有源支路并聯的多支星形電路；

5.考慮接在短路點附近的大型電動機對短路電流的影響；

6.計算指定時刻短路點發生某種短路時的短路電流(含沖擊電流和短路全電流有效值)；

7.計算網絡各支路的短路電流和各母線的電壓。

一般情況下三相短路是最嚴重的短路(某些情況下單相接地短路或兩相接地短路電流可能大于三相短路電流)。因此，絕大多數情況是用三相短路電流來選擇或校驗電氣設備。另外，三相短路是對稱短路，它的分析和計算方法是不對稱短路分析和計算的基礎。

三、防止短路的措施

1.絕緣熱縮套的使用。對變壓器在中低壓側使用絕緣熱縮套可以有效的對小動物造成的短路現象進行預防。中低電壓是以35kV為分界，在其以下的被稱為中低電壓。若是出線使用的是硬母線，那么在出口處的接線樁一直到開關柜處包括了開關室內部底部的布線都可以加裝這種絕緣熱縮套。若是軟母線，則對變壓器在出口接線頭到穿墻套管處使用熱縮套就可以。

2.中低壓側是35以及10kV的變壓器，則因為其中性點的特性，加之系統為小電流的接地系統，以此需要預防諧振過電壓的產生，這種過電壓是由于單相接地造成的，會造成絕緣擊穿，使得出口處出現短路，而對于這種單相接地造成的過電壓的有效預防手段：通過使用消諧器對電壓的互感器中的二次開口三角進行消諧。通過消諧器消諧能力強、功能齊全、抗干擾性能好、可靠性高、運行時不改變一、二次接線的特性，無需對裝置整定，使用方便。電壓互感器的一次中性點對地加裝小電阻或者非線性消諧電阻。我們加裝的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非線性電阻。對電容電流超過規程標準的，加裝消弧線圈或者自動調協消弧線圈。

3.對變壓器中低壓側的支柱瓷瓶，包括高壓開關柜可更換爬距較大的防污瓷瓶，或者涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料(RTV)，防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。常溫固化硅橡膠防污閃涂料應滿足DL/T627-1997標準。

4.將變壓器中低壓側的開關更換為開斷容量更大的開關，防止因開斷容量不足引起開關爆炸造成的變壓器出口短路。

5.對變壓器、母線及線路避雷器要全部更換為性能良好的氧化鋅避雷器，提高設備的過電壓水平。

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[2]劉娛,呂廣強.不對稱諧波電流中零序分量的檢測方法研究[J].電源世界,2015年09期

[3]余銳.短路電流中非周期分量對電磁式電流保護的影響[J].電力系統保護與控制,2001年12期

陳宇寧(1995-)，男，漢族，河北石家莊人，本科在讀，邵陽學院，專業：電氣工程及其自動化。