繼電保護電力系統的短路保護

卑立杰 孫暕 張臣 張茗洋 王典 邊龍

摘要：電力系統的安全、高效運轉，對于保障我們日常生活、工作和學習有著重要作用，但是由于各種因素的影響，電力系統在應用過程中時常發生短路故障，如果不能及時的進行修復，不僅會影響區域性的正常用電，還會造成嚴重的經濟損失。因此，必須要在深入分析電力系統短路故障原因的基礎上，結合實際工作經驗，探究短路故障防治對策和繼電保護措施，從而為確保整個電力系統的正常工作提供良好的環境。

關鍵詞：電力系統；短路故障；原因分析；繼電保護

1電力系統短路故障的原因分析

電力系統運行有三種狀態：正常運行狀態、非正常運行狀態和短路故障。短路就是指不同電位導電部分之間的不正常短接。

1.1短路原因

短路的主要原因是電氣設備載流部分絕緣損壞；誤操作及誤接；飛禽跨接裸導體；其它原因。

1.2短路后果

電力系統發生短路，短路電流數值可達幾萬安到幾十萬安；產生很大的熱量，很高的溫度，從而使故障元件和其它元件損壞；產生很大的電動力，該力使導體彎曲變形；短路時，電壓驟降；短路可造成停電；嚴重短路要影響電力系統運行的穩定性，造成系統癱瘓；單相短路時，對附近通信線路，電子設備產生干擾。

1.3三相系統中的短路基本類型有：三相短路、二相短路、單相短路和兩相接地短路，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；發生單相短路的可能性最大，發生三相短路的可能性最小；但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴重，因此，選擇、檢驗電氣設備用的短路計算值，以三相短路計算值為主。

1.4無限大容量電力系統是指容量相對于用戶供電系統容量大得多的電力系統，當用戶供電系統發生短路時，電力系統變電所饋電母線上的電壓基本不變，可將該電力系統視為無限大容量電力系統。

1.5電力系統中出現短路故障時，系統功率分布的忽然變化和電壓的嚴重下降，可能破壞各發電廠并聯運行的穩定性，使整個系統解列，這時某些發電機可能過負荷，因此，必須切除部分用戶。短路時電壓下降的愈大，持續時間愈長，破壞整個電力系統穩定運行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統安全可靠地運行，減輕短路造成的影響，除在運行維護中應努力設法消除可能引起短路的一切原因外，還應盡快地切除短路故障部分，使系統電壓在較短的時間內恢復到正常值。

2發生短路故障時的防范措施

2.1迅速切斷故障點電源

完整的電力系統，其內部各個組成部分之間都是相互聯系、相互影響的，因此當其中的某一環節或某一設備出現短路故障后，如果不能及時的進行斷電修復，必然會對區域性的電路造成更嚴重的損失。因此，當電力系統的維護人員發現故障問題后，應當立即查找并鎖定故障點，并分析其故障類型。在確定該故障為短路故障后，切斷該故障點的電力來源。一來可以保障故障維修工作的正常開展，二來也可以防止短路故障對其他電力系統產生影響。除此之外，維修人員也可以利用萬能表記錄短路狀態下的短路電流，以便于后期進行整流調節，避免今后電力系統因局部電流過大導致線路擊穿、短路問題的發生。

2.2變電站安裝避雷針

自然因素也是導致電力系統出現短路故障的重要原因，其中以雷擊最為常見。雷擊破壞不僅會使電力系統的局部癱瘓，而且容易引發火災和人員傷亡，因此必須要重點防護。在電力系統的變電站安裝避雷針，從而大大降低了雷雨天氣下變電站遭受雷擊的概率，防止了雷擊短路問題的發生。

2.3定期進行電氣設備的檢修

首先，應提高電力系統安裝人員的專業素質，防控誤操作問題的發生。尤其是在電網密集的區域，本身的電力系統維護任務重，許多系統管理人員往往很難面面俱到的進行線路和設備管理，從而給電力系統留下了風險隱患。因此，必須要提升電力系統安裝和檢修人員的整體素質，從根本上防范電力系統的故障問題。其次，提前制定應急預案。即便是做好了充分的準備，電力系統也會由于不確定性因素（雷擊、地質災害等）而受到破壞影響，為了將短路故障損失降到最低，還必須制定完善的應急預案，在發生短路故障后立即啟動應急對策。

3繼電保護策略

3.1完善繼電保護配置

任何區域的繼電保護配置都有一個顯著性的缺點，即在10kV的配電下一致性較差。因此在繼電保護器等相關設備運行時，不僅要根據規范的操作進行，還要及時總結繼電保護的實際經驗，再加上規范準確的計算方法才能有效地保證繼電保護器的運行。同時完善繼電保護配置還可以引入智能配置方式。近年來，隨著社會信息化的不斷進步與發展，人工智能被不斷地應用到社會管理的各個領域中，并且取得了顯著效果。

3.2加強繼電保護定值管理

由于在實際的繼電保護定值管理中，常常存在混亂職權的情況，導致最后繼電保護的定值計算不準確，而且程序混亂，所以要加強繼電保護定值管理。在具體的保護過程中，要對其分工明確，職權分明，各個環節都由專門的人員進行掌握。再者，利用職權明確的管理制度，一旦繼電保護定值管理的某一個流程出現問題，就可以追究相關責任人的責任，從而建立管理科學、職權明確的繼電保護定值管理的體系，提高定值管理的水平，為繼電保護提供科學可信的數據定值。

3.3完善相應的規章制度

在繼電保護裝置的運行過程中，除了技術方面的問題導致繼電保護事故的出現外，還由于企事業單位沒有完善相關的關于繼電保護事故的制度，從而使得無制度可依，所以部門內部的人員就不能各司其職，導致部門內部結構的混亂，自然對于繼電保護裝置的措施也就執行不到位。所以相關部門就要及時建立與完善相關的規章制度，使得工作人員能夠依靠具體的規章制度進行繼電保護規范的工作。這樣就能在一定程度上保證繼電保護過程的科學性與合理性，進而減少繼電保護的事故，為人們的安全及財產提高充足的保障。

結論：

電力系統發生短路事故時會引起很大的電動力并產生大量的熱量，對線路和電氣設備造成極大的危害，其中以三相短路電流造成的危害最嚴重，因此通常校驗三相短路電流的動穩定度和熱穩定度。

參考文獻：

[1] 閆小琴，胡成梅.新型固態短路限流器在電力系統中應用的研究[J].機電信息與技術，2016（07）：131-133.

[2] 魏麗柏，何志磊.基于電力系統繼電保護出現不穩定原因及處理措施探究[J].電子科技導報，2014（21）：164-165.

[3] 魏光偉，王化貞.基于復雜電網非均質特性的連鎖故障關鍵元件辨識模型[J].華北電力大學學報，2014（09）：109-111.