关于电力系统短路的若干问题的探讨

陈宇宁

(邵阳学院 湖南 邵阳 422000)

关于电力系统短路的若干问题的探讨

陈宇宁

(邵阳学院 湖南 邵阳 422000)

随着电力系统容量的不断增加，供电企业对电力系统供电可靠性的不断提高，变压器抗短路能力成为一个突出问题。本文浅析电力变压器转换原理，以及提高变压器抗短路能力与保障安全稳定运行的一些具体措施。

短路；周期分量；复杂故障

短路是电力系统最常见的故障。所谓短路，是指一切不正常的相程与相或中性点接地系统中相与地之间的短路。

一、短路的后果

短路故障对电力系统的正常运行会带来严重后果，主要表现在如下几方面。

1.短路故障使短路点附近的某些支路中流过巨大的短路电流(大容量系统中可达数万或数十万安培)，产生的电动力效应可能使电气设备变形或损坏。

2.巨大短路电流的热效应可能烧坏设备。

3.短路时短路点的电压比正常运行时低，如果是三相短路，则短路点的电压为零。这必然导致整个电网电压大幅度的下降，可能使部分用户的供电受到破坏，接在网络中的用电设备不能正常工作。如在用电设备中占有很大比重的异步电动机，其电磁转矩与电压的平方成正比，当电压下降幅度较大时，电动机将停止转动，在离短路点较远的电动机，因电压下降幅度较小而能继续运转，但它的转速将降低，导致产生废，次产品。此外，由于电压下降，转速降低，而电动机拖动的机械负载又未变化，电动机绕组将流过较大的电流，如果短路持续时间较长，电动机必然过热，使绝缘迅速老化，缩短电动机的寿命。

4.影响电力系统运行的稳定性

在由多个发电机组成的电力系统中发生短路时，由于电压大幅度下降，发电机输出的电磁功率急剧减少，如果由原动机供给的机械功率来不及调整，发电机就会加速而失去同步，使系统瓦解而造成大面积停电，这是短路造成的最严重，最危险的后果。

5.对通信干扰

二、短路计算的意义

(一)短路计算的目的

短路故障对电力系统正常运行的影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备选择以及系统运行中，都应着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后要尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计，制造，安装，运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。

系统中应配置哪些继电保护以及保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分，并要作多种运行方式的短路计算。

电力工程中，计算短路电流的目的还很多，不可能一一列举，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，计算输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等都需要计算短路电流。

综上所述，对电力系统短路故障进行计算和分析是十分重要的。无论是电力系统的设计，或是运行和管理，各环节都免不了对短路故障的分析和计算。但是，实际的电力系统是十分复杂的，突然短路的暂态过程更加复杂，要精确计算任意时刻的短路电流非常困难。然而实际工程中并不需要十分精确的计算结果，但却要求计算方法简捷，适用，其计算结果只要能满足工程允许误差即可。因此，工程中适用的短路计算，是采用在一定假设条件下的近似计算法，这种近似计算法在电力工程中称为短路电流实用计算。

(二)计算短路电流的基本程序

短路电流计算是电力系统基本计算之一，一般采用标幺制进行计算。对于已知电力系统结构和参数的网络，短路电流计算的主要步骤如下：

1.制定等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值；

2.网络简化。对复杂网络消去电源点与短路点以外的中间节点，把复杂网络简化为如下两种形式之一；

3.一个等值电势和一个等值电抗的串联电路；

4.多个有源支路并联的多支星形电路；

5.考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响；

6.计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流(含冲击电流和短路全电流有效值)；

7.计算网络各支路的短路电流和各母线的电压。

一般情况下三相短路是最严重的短路(某些情况下单相接地短路或两相接地短路电流可能大于三相短路电流)。因此，绝大多数情况是用三相短路电流来选择或校验电气设备。另外，三相短路是对称短路，它的分析和计算方法是不对称短路分析和计算的基础。

三、防止短路的措施

1.绝缘热缩套的使用。对变压器在中低压侧使用绝缘热缩套可以有效的对小动物造成的短路现象进行预防。中低电压是以35kV为分界，在其以下的被称为中低电压。若是出线使用的是硬母线，那么在出口处的接线桩一直到开关柜处包括了开关室内部底部的布线都可以加装这种绝缘热缩套。若是软母线，则对变压器在出口接线头到穿墙套管处使用热缩套就可以。

2.中低压侧是35以及10kV的变压器，则因为其中性点的特性，加之系统为小电流的接地系统，以此需要预防谐振过电压的产生，这种过电压是由于单相接地造成的，会造成绝缘击穿，使得出口处出现短路，而对于这种单相接地造成的过电压的有效预防手段：通过使用消谐器对电压的互感器中的二次开口三角进行消谐。通过消谐器消谐能力强、功能齐全、抗干扰性能好、可靠性高、运行时不改变一、二次接线的特性，无需对装置整定，使用方便。电压互感器的一次中性点对地加装小电阻或者非线性消谐电阻。我们加装的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非线性电阻。对电容电流超过规程标准的，加装消弧线圈或者自动调协消弧线圈。

3.对变压器中低压侧的支柱瓷瓶，包括高压开关柜可更换爬距较大的防污瓷瓶，或者涂刷常温固化硅橡胶防污闪涂料(RTV)，防止绝缘击穿造成的变压器出口短路。常温固化硅橡胶防污闪涂料应满足DL/T627-1997标准。

4.将变压器中低压侧的开关更换为开断容量更大的开关，防止因开断容量不足引起开关爆炸造成的变压器出口短路。

5.对变压器、母线及线路避雷器要全部更换为性能良好的氧化锌避雷器，提高设备的过电压水平。

[1]刘爽,崔金灵,孟庆民,洛君婷,李文海.有零序电流分量时的变压器绕组短路强度计算[J].变压器,2011年07期

[2]刘娱,吕广强.不对称谐波电流中零序分量的检测方法研究[J].电源世界,2015年09期

[3]余锐.短路电流中非周期分量对电磁式电流保护的影响[J].电力系统保护与控制,2001年12期

陈宇宁(1995-)，男，汉族，河北石家庄人，本科在读，邵阳学院，专业：电气工程及其自动化。