关于电网短路电流问题以及限制短路电流的改进措施

论电力系统三相短路的原因和防范措施重庆中机龙桥热电有限公司——王超——【摘要】电力是维持当今社会发展的主要能源之一,是人类生活当中不可缺少的重要部分,整个电力系统的稳定和发展关系到我们每一个人正常的生活次序,大则关系到整个国家长治久安,小则关系到每一个家庭。

目前由于电力系统经过多年的构建和发展,同时随着电子产品的日新月异,形成了错综复杂的连接方式,电气系统重大短路事故也有了新的解释和任务。

本文针对新形势下电力系统短路故障做一个分析,并制定相关对策。

【关键词】电力系统、短路、大电流、损坏一、电力系统中短路原因的分析导致短路发生的最终原因是承载电力的载体绝缘受到破坏,引起绝缘破坏的原因主要有:1、电气设备绝缘材料的自然老化、污秽或机械损伤。

2、雷击引起过电压,自然灾害引起杆塔倒地或断线。

3、鸟兽跨接导线引起短路。

4、运行人员误操作(如检修后未拆除地线就合闸等)。

电力系统的运行经验表明,各类短路发生的几率不同,其中单相接地发生得最多,三相短路发生得最少。

根据某些系统的统计资料,在所有短路故障中,三相短路占5%,单相接地占65%,两相短路占10%,两相接地短路占20%。

虽然三相短路发生的几率最小,但其产生的后果最严重,同时它又是分析不对称故障的基础,因此将重点进行研究。

二、短路对电力系统的正常运行和电气设备的危害短路故障一旦发生,往往造成十分严重的后果,主要有:1 、电流急剧增大。

短路时的电流要比正常工作电流大得多,严重时可达正常电流的十几倍。

大型发电机出线端三相短路电流可达几万甚至十几万安培。

这样大的电流将产生巨大的冲击力,使电气设备变形或损坏,同时会大量发热使设备过热而损坏。

有时短路点产生的电弧可能直接烧坏设备。

2、电压大幅度下降。

三相短路时,短路点的电压为零,短路点附近的电压也明显下降,这将导致用电设备无法正常工作,例如异步电动机转速下降,甚至停转。

3、可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏。

电力系统发生短路后,发电机输出的电磁功率减少,而原动机输入的机械功率来不及相应减少,从而出现不平衡功率,这将导致发电机转子加速。

电网短路电流限制措施分析摘要：在经济发展的推动下社会用电量持续攀升，电网规模日趋庞大，各地区电网间的互联程度愈加紧密，大量送入电流所造成的短路电流超标问题日益突出。

针对电网短路电流超标情况越来越严重的问题,分析可降低短路电流的措施及其优缺点,通过实际案例介绍降低短路电流的具体方法,提出抑制系统短路电路超标问题的建议。

关键词：电网；短路电流；限制措施1降低短路电流措施及其缺点分析1.1从运行方式上解决1.1.1电磁环网解环优点:可整体降低整个地区220kV系统单相及三相短路电流水平,分区供电网络结构清晰,系统安全稳定水平提高。

缺点:需要停运线路,电网结构变化较大,解环后形成单电源站需建设相应的补强工程。

1.1.2母线分裂运行优点:可大幅降低变电站及周围相邻变电站220kV系统单相及三相短路电流水平,不需要停运线路。

缺点:分裂运行后主变负荷分配不均,增加站内一、二次设备,运行方式灵活性差。

1.1.33/2接线变电站元件出串运行优点:措施实施简单,不需增加一、二次设备。

缺点:改变网架结构,影响系统潮流分布。

1.1.43/2接线变电站断开中间断路器优点:措施实施简单,不破坏网架结构,不需增加一、二次设备。

缺点:短路电流降低值较小,此外发挥不出3/2接线方式可靠性高的优势。

1.1.5停运线路优点:措施实施简单,不需增加一、二次设备。

缺点:改变网架结构,影响系统潮流分布,降低供电可靠性。

1.2从设备选型或设备改造解决1.2.1更换断路器优点:不改变电网结构。

缺点:更换期间需电网配合停电,风险较大,且目前断路器开断短路电流能力有上限,500kV断路器一般为63kA,220kV断路器为50kA,措施具有局限性。

1.2.2线路加装串抗优点:不破坏网架结构,不改变变电站接线方式。

缺点:高压大容量串抗造价较高,且需一定占地面积,增加线路故障概率,增加设备维护工作量。

1.2.3主变压器中性点加装小电抗优点:可降低系统单相短路电流水平,装设简单,成本较低。

案 例 AN LI摘要：短路故障是电力系统的常见故障之一。

短路故障发生以后，电路中会产生强度较大的短路电流，并在短时间内达到最大值，对电力系统连接的相关设备以及电路本身都会造成较大的电流危害。

因此，本文对电力系统短路故障产生的原因以及短路电流的危害进行了简要介绍，并讨论有关限制短路电流的相关对策措施。

关键词：电力系统；短路故障；短路电流一、电力系统发生短路故障的原因及其类型（一）电力系统发生短路故障的因素电力系统中的短路故障，就是由于电力系统中的相与相之间或者相与地之间的绝缘体在遭到破坏以后，逐渐形成的非正常的低阻抗通路。

从目前我国对电力系统短路故障的研究来看，引发短路故障的因素主要分内部因素和外部因素两种。

1.外部因素所谓的外部因素是指电路系统本身没有出现问题，而是由于气候因素、意外因素等外在因素的影响，而造成了系统中的绝缘体被破坏，从而导致电力系统发生了短路故障，对电力系统的正常运行产生了影响。

例如：大风天气引起的电杆歪倒；霜冻天气引起的导线覆冰；动物长期经过，导致裸露在外的在载流部分受到影响。

因此，在实际的工作中，要重视短路故障产生的外在因素，做好电路系统的安全防控工作。

2.内部因素所谓的内部因素，就是线路自然老化导致的绝缘体外露，从而导致电力系统发生了短路的现象。

除此之外，电力系统中，电路安装不合理也是导致短路故障发生的原因之一。

（二）电力系统短路故障的类型按照电力系统短路故障的行程，可以将短路故障分为四种类型，分别是：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路；电力系统短路故障发生后的状态来看，三相短路后，电路仍然可以保持三相对称的状态，可以称之为对称短路。

其余三种，都可称之为不对称短路；按照短路持续时间以及停电后的短路状态是否能够自行消除，可以将短路故障分为瞬时性和持续短路性两种。

如果是受到动物长时间停留或者是带电物体进入系统内，导致的电路故障，一旦动物离开或者是带点物体远离故障线路，该线路就能恢复正常供电。

短路电流增大对断路器及电流互感器的影响及解决措施摘要：本文在分析系统短路电流增大对断路器的影响，系统短路电流增大对电流互感器的影响的基础上，从系统和设备自身能力提高两方面探讨了解决这一问题的途径。

关键词：短路电流高压开关电流互感器近年来随着电力系统的不断发展，较多的大机组投入系统运行，再加上输配电网络的进一步优化，使得电力系统的短路电流急剧增加，运行在系统中的高压开关的开断电流以及电流互感器的饱和问题日益突出，给电网的安全稳定运行带来一定的影响。

因此，在电网的发展进程中，一定不要忽视短路电流增大对电网中在运行设备特别是断路器及电流互感器的影响。

我们不得不对这一问题引起足够的重视，在必要的时候采取一些有效的措施来达到限制短路电流的目的，以保证设备及电网的安全稳定运行。

1、系统短路电流增大对断路器和电流互感器的影响1.1 系统短路电流增大对断路器的影响用交流输电线路连接两个交流系统时，由于系统容量增加，将使短路电流增大，有可能超过原有断路器的开断能力，不能开断短路电流，使得断路器发生爆炸。

这就要求更换大量设备，增加大量的投资。

1.2 系统短路电流增大对电流互感器的影响电流互感器是一个具有铁芯的非线性元件。

当铁芯不饱和时，励磁阻抗的数值很大且基本不变，因此励磁电流很小，近似可认为励磁支路开路，此时可认为一次电流和二次电流成正比而且误差很小，能将一次短路电流进行准确的传变，保护装置可以正确动作。

但是，当接有互感器的主回路发生短路故障时有很大的短路电流通过，互感器可能发生严重饱和，励磁阻抗将迅速下降，励磁电流增大，因而，二次电流的误差也随之增大，造成保护装置的拒动或误动。

从早期设备的选型来看，系统的短路容量较小，在当时的情况下，电流互感器是完全能满足保护装置的正确动作的。

但是，随着系统短路容量的不断加大，原来的电流互感器运行在新的大系统中所承受的短路电流超过了设备本身的极限，一旦系统出现短路时就很容易出现饱和现象，从而其传变特性变差，二次电流大大减小甚至为零，最终会使得保护装置不正确动作。

限制短路电流的⽅法⼀、概述在⼤容量发电⼚中，当发电机并联运⾏于发电机电压母线时，其短路电流可能⾼达⼗⼏万甚⾄⼏⼗万安培，这将使母线、断路器等⼀次设备遭受到严重的冲击(发热和电动⼒)。

为了安全，必须加⼤设备型号，⽽⽆法采⽤价格便宜的轻型开关电器和较⼩截⾯的导线，这不仅会使投资⼤为增加，甚⾄会因短路电流太⼤⽽⽆法选到合乎要求的设备。

因此，应当采取某些限制短路电流的措施。

⼆、选择适当的主接线形式和运⾏⽅式1、发电机组采⽤单元接线各发电机和升压变采⽤单元接线⽽不在机端并联运⾏，将⼤⼤减少发电机机端短路的短路电流。

2、环形电⽹开环运⾏在环形电⽹某⼀穿越功率最⼩处开环运⾏，或将发电⼚⾼压母线分裂运⾏，就是将本来并联运⾏的两⼤部分分开运⾏，当然使短路时的阻抗增⼤，短路电流变⼩。

3、并联运⾏的变压器分开运⾏多数降压变电所中装有两台变压器，其低压侧母线常采⽤单母线分段接线，当分段断路器分开运⾏时，会使短路电流⼤为减少。

为保证供电可靠性，分段断路器上可装设“备⽤电源⾃动投⼊装置”，当⼀台变压器故障退出运⾏时，分段断路器能⾃动合闸，恢复对失电母线段及所带出线的供电。

三、装设限流电抗器1、在发电机电压母线上装设分段电抗器装设在发电机电压母线(6kV或10kV)分段处的电抗器能够有效地降低发电机出⼝断路器、母线分段断路器、母线联络断路器以及变压器低压侧断路器（还有连接这些设备的导体）所承受的短路电流。

由于正常通过分段的电流不⼤，可以选较⼤电抗百分数(8%-12%),⽽两段母线间的电压降也不会太⼤，电能损耗也少，因此优先采⽤。

2、在发电机电压电缆出线上装设出线电抗器如图5-21所⽰。

6-10kV出线上短路时，虽然上述母线分段电抗器也能起⼀些限流作⽤，但因其额定电流⼤(约为母线上最⼤⼀台发电机额定电流的50%-80%),电抗有名值较⼩，限制短路电流的能⼒较⼩。

这时，可在出线上装设出线电抗器，以使发电机电压直配线的短路电流限制到轻型廉价的开关所能开断的范围内（如常⽤的SN10-10I型少油断路器开断电流为16kA)。