电力系统短路故障分析5.24

电力系统短路故障分析郭坚定（格雷诺（厦门）开关有限公司）摘要：电力系统是由发电厂、输配电线路、变配电所和用电单位组成的整体。在同一瞬间，发电厂将发出的电能通过输配电线路、变配电所，输送到用电单位，供给工农业生产和人民生活使用。而随着经济与科技的发展，电力系统的可靠性越来越重要，短路故障是常见的也是严重的电力系统故障之一。本文简要探讨了各种类型的短路故障的原因、特点、危害和预防措施等，对指导生产有一定的参考作用，也为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。关键字：电力系统短路故障原因特点计算方法预防1、概念短路指的是电力系统在正常情况外的相对相或者相对地之间的短接。在电力系统正常运行中（除三相四线制中的中性点接地外），各相与相之间，相与地之间是存在着安全绝缘距离的，当安全绝缘距离因为某种原因而遭到破坏，这时候就会使相间或者相地之间短路，我们称这种短路为电力系统的短路故障。2、短路故障的危害当发生短路故障时，由于电气回路的阻抗迅速减小以及突然短路时的暂态过程，使得短路点及其附近设备的短路电流值迅速增加，短路电流的值远大于额定电流，一般是额定电流的几十倍。短路电流会产生巨大的热效应与动效应。热效应会使周围坏境的温度急剧增加，从而烧毁设备熔断导线，电气火灾就是热效应引起的。动效应会产生巨大的动作力，这瞬间的力量会使设备发生爆炸，从而造成人身伤亡。巨大的短路电流也会在周围空间产生很强的电磁场，会对周围的通信网络、信号系统及控制系统产生严重干扰。短路故障还会引起电网中电压降低，特别是靠近短路点处的电压下降得最多，将会严重影响电力系统的稳定运行，图1-1中示出了一简单供电网在正常运行时和在不同地点（12ff和）发生三相短路时各点电压变化的情况。因此短路故障的危害是巨大的。图1-1正常运行和短路故障时各点的电压3、发生短路的原因（1）电气设备的绝缘损坏，常发生于老旧的设备及厂房；（2）运行人员的误操作，常见的现象为：带电合地刀，挂地线未拆而合开关，带负荷分隔离开关。（3）电气设备因设计、安装及维护不良所导致的设备缺陷引发的短路，如设备的选用不符合标准；（4）鸟兽跨接在裸露的载流部分，如老鼠进入高压柜内，造成相间短路。4、短路故障的类型在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。表4-1示出三相系统中短路的基本类型。表4-1短路类型短路种类短路类型示意图符号发生几率对称短路三相短路f(3)5%不对称短路单相接地短路f(1)10%两相短路f(2)65%两相接地短路f(1,1)20%三相短路时，由于被短路的三相阻抗相等，因此，三相电流和电压仍是对称的，又称为对称短路。其余几种类型的短路，因系统的三相对称结构遭到破坏，网络中的三相电压、电流不再对称，故称为不对称短路。5、短路故障的预防为了保证电力系统运行的安全可靠，电力设计要科学合理并考虑到各种意外发生时的防范措施，此外还应该要采取各种安全措施，以减少各类短路故障的发生。a、做好短路电流的计算工作，选择正确合理的电气设备。对于电力系统的用电设备来讲，正常指的是高低压设备。对于这些用电设备的选用，我们主要从载流量跟动热稳定上考虑。载流量指的是铜排能通过的电流大小，不同的铜排大小对应不同的载流量，不同的环境下，相同的铜排大小对应的载流量也是不同的，因此在选择导线、铜排、开关等的时候要考虑到电流的大小。如果选择的设备的载流量不能满足线路的电流要求，那么在运行的过程中，所选设备就会因为发热造成温度过高，造成严重的后果。动热稳定验证的是当线路发生短路故障，开关切断短路电流而开关设备不损坏的能力。根据计算短路电流的大小，选择合适开断能力的开关设备，是保证线路在发生短路故障时能继续运行的有效措施b、对继电保护的整定值大小及保护方式要正确选择。对于电力电路，常规的保护为：过电流保护、电流速断、限时电流速断保护、三段式电流保护。对于电力变压器，常规的保护为：过电流保护、过负荷保护、电流速断。对于不同的线路应该选用不同的保护功能。c、严格按照《电气设计规程》的规定,设计、安装、调试、使用和维修电气线路及电力设备。d、不同的工作环境,选用不同导线跟用电设备。环境较恶劣的场所一般选用密封性好的电气设备，能有效防止粉尘及水汽进入而造成短路故障。e、防止电气线路绝缘老化,除考虑环境条件的影响外,还应定期对线路的绝缘情况进行检查。f、加强电气线路的安全管理,防止人为操作事故。严格按《电气安全工作规程》操作，执行“两票三制”的制度。6、结语短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在电厂、变电所以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理的配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。通过对电力系统短路故障的浅析，可以在实际运用中更快的了解并分析故障的原因，并做好相应的措施，减少维修故障的时间，提高了供电可靠性。参考文献：[1]何仰赞、温增银.电力系统分析（第三版）.武汉：华中科技大学出版社，2002[2]刘万顺.电力系统故障分析.北京.中国电力出版社，2004