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电力系统运行中短路故障与短路电流计算


浅谈电力系统运行中的短路故障与短路电流计算 【摘 要】短路故障是破坏电力系统正常运行的常见原因,简要 探讨短路故障的成因及短路电流计算的问题。 【关键词】短路;故障;短路电流 在电力系统的设计和运行中,不仅要考虑正常工作状态,而且还 必须考虑到发生故障时所造成的不正常工作状态。实际运行表明, 破坏供电系统正常运行的故障,多数为各种短路故障。所谓短路, 是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接,如相与相之间的 短接,或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接以及三相四线 制系统中相与零线的短接等。当发生短路时,电源电压被短接,短 路回路阻抗很小,于是在回路中流通很大的短路电流。 三相短路电流计算是电力系统规划、设计、运行中必须进行的计 算分析工作。目前,三相短路电流超标问题已成为困扰国内许多电 网运行的关键问题。然而,在进行三相短路电流计算时,各设计、 运行和研究部门采用的计算方法各不相同,这就有可能造成短路电 流计算结论的差异和短路电流超标判断的差异,以及短路电流限制 措施的不同。如果短路电流计算结果偏于保守,有可能造成不必要 的投资浪费:若偏于乐观,则将给系统的安全稳定运行埋下灾难性 的隐患。因而,在深入研究短路电流计算标准的基础上,比较了不 同短路电流计算条件对短路电流计算结论的影响,以期能为电网短 路电流的计算和限制提供更切合实际的方法和思路。 1.短路产生的原因及危害 产生短路的主要原因,是供电系统中的绝缘被破坏。在绝大多数 情况下,绝缘的破坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷,以及 设计、安装和维护不当所造成的。例如过电压、直接雷击、绝缘材 料的老化、绝缘配合不当和机械损坏等;运行人员错误操作,如带 负荷断开隔离开关或检修后未撤接地线就合断路器等;设备长期过 负荷,使绝缘加速老化或破坏;小电流系统中一相接地,未能及时 消除故障;在含有损坏绝缘的气体或固体物质地区。未考虑电气间 隙与爬电距离(应符合 gb)等。此外,在电力系统中的某些事故也可 能直接导致短路,如电杆倒塌、导线断线等:或动物、飞禽跨越导 体时也会造成短路。 短路电流越大,持续时间越长,对故障设备的破坏程度越大。短 路电流所产生的电动力能形成很大的破坏力,如果导体和它们的支 架不够坚固,可能遭到难以修复的破坏:这样大的短路电流即使通 过的时间很短,也会使设备和导体引起不能允许的发热,从而损坏 绝缘,甚至使金属部分退火、变形或烧坏。短路时由于很大的短路 电流流经过网路阻抗,必将使网路产生很大的电压损失。如为金属 性短路,短路点电压为零,短路点以上各处的电压也要相应降低很 多,一旦电压低于额定电压 40%以上时,就会使供电受到严重影响 或被迫中断;若在发电厂附近发生短路,还可能使全电力系统运行 解列,引起严重后果。接地短路时,接地相出现的短路电流为不平 衡电流,该电流所产生的磁通将对邻近平行的通讯线路感应出附加 电势,干扰通讯,严重时,将危及通讯设备和人身的安全。 为了限制发生短路时所造成的危害和故障范围的扩大,需要在供 电系统中加装保护,以便在故障发生时,自动而快速地切断故障部 分,以保障系统安全正常运行。这就需要我们准确的计算短路电流 的大小。 2.短路电流的计算及影响计算结果的因素 经典的短路电流计算方法为:取变比为 1.0,不考虑线路充电电容 和并联补偿,不考虑负荷电流和负荷的影响,节点电压取 1.0,发 电机空载。短路电流计算的标准主要有 iec 标准和 ansi 标准,我 国采用的是 iec 标准。 国标规定了短路电流的计算方法、计算条件。国标推荐的三相短 路

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