陳宇寧

(邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000)

關(guān)于電力系統(tǒng)短路的若干問題的探討

陳宇寧

(邵陽學(xué)院 湖南 邵陽 422000)

隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，供電企業(yè)對電力系統(tǒng)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(zhuǎn)換原理，以及提高變壓器抗短路能力與保障安全穩(wěn)定運行的一些具體措施。

短路；周期分量；復(fù)雜故障

短路是電力系統(tǒng)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(tǒng)中相與地之間的短路。

一、短路的后果

短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行會帶來嚴重后果，主要表現(xiàn)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(tǒng)中可達數(shù)萬或數(shù)十萬安培)，產(chǎn)生的電動力效應(yīng)可能使電氣設(shè)備變形或損壞。

2.巨大短路電流的熱效應(yīng)可能燒壞設(shè)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(dǎo)致整個電網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)中的用電設(shè)備不能正常工作。如在用電設(shè)備中占有很大比重的異步電動機，其電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，當(dāng)電壓下降幅度較大時，電動機將停止轉(zhuǎn)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(xù)運轉(zhuǎn)，但它的轉(zhuǎn)速將降低，導(dǎo)致產(chǎn)生廢，次產(chǎn)品。此外，由于電壓下降，轉(zhuǎn)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(xù)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(tǒng)運行的穩(wěn)定性

在由多個發(fā)電機組成的電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時，由于電壓大幅度下降，發(fā)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(diào)整，發(fā)電機就會加速而失去同步，使系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計，設(shè)備選擇以及系統(tǒng)運行中，都應(yīng)著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)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(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)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(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。

系統(tǒng)中應(yīng)配置哪些繼電保護以及保護裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)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(dǎo)線的短路搖擺，計算輸電線路分裂導(dǎo)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(tǒng)短路故障進行計算和分析是十分重要的。無論是電力系統(tǒng)的設(shè)計，或是運行和管理，各環(huán)節(jié)都免不了對短路故障的分析和計算。但是，實際的電力系統(tǒng)是十分復(fù)雜的，突然短路的暫態(tài)過程更加復(fù)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(jié)果，但卻要求計算方法簡捷，適用，其計算結(jié)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(shè)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(tǒng)基本計算之一，一般采用標(biāo)幺制進行計算。對于已知電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，短路電流計算的主要步驟如下：

1.制定等值網(wǎng)絡(luò)并計算各元件在統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值；

2.網(wǎng)絡(luò)簡化。對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)消去電源點與短路點以外的中間節(jié)點，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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(lián)電路；

4.多個有源支路并聯(lián)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(fā)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(wǎng)絡(luò)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(shù)情況是用三相短路電流來選擇或校驗電氣設(shè)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(chǔ)。

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(cè)使用絕緣熱縮套可以有效的對小動物造成的短路現(xiàn)象進行預(yù)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(guān)柜處包括了開關(guān)室內(nèi)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(cè)是35以及10kV的變壓器，則因為其中性點的特性，加之系統(tǒng)為小電流的接地系統(tǒng)，以此需要預(yù)防諧振過電壓的產(chǎn)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(xiàn)短路，而對于這種單相接地造成的過電壓的有效預(yù)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(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的，加裝消弧線圈或者自動調(diào)協(xié)消弧線圈。

3.對變壓器中低壓側(cè)的支柱瓷瓶，包括高壓開關(guān)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(yīng)滿足DL/T627-1997標(biāo)準(zhǔn)。

4.將變壓器中低壓側(cè)的開關(guān)更換為開斷容量更大的開關(guān)，防止因開斷容量不足引起開關(guān)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(shè)備的過電壓水平。

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[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(tǒng)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(xué)院，專業(yè)：電氣工程及其自動化。