配网系统短路电流计算及限制短路电流措施的探讨

配网系统短路电流计算及限制短路电流措施的探讨

徐增龙

（国网江苏省电力公司盐城市大丰区供电公司江苏224100）

摘要：短路电流的计算可以帮助我们选择一些电气设备以及排除电气故障，可以得到最大，最小故障电流，可以确保保护装置正常工作，及时切除故障。本文分析了短路电流产生的原因及造成的后果.阐述了短路电流的计算方法以及限制短路电流的措施，以供参考。

关键词：短路电流；计算方法；措施

一、配电网系统短路的原因及后果

配电网系统短路的原因主要是由于电气设备载流部分的绝缘皮被破坏，造成绝缘损坏的原因有很多，如在遭遇雷击时或者由于其他形式导致的过电压都会使绝缘部分老化或者出现一定程度的机械损伤。发生绝缘层的破坏往往是由于不能够及时发现所致的。此外，设备运行过程中的缺陷或者在安装，维护过程中操作不到位也有可能造成这一现象。此外，人为事故也有可能绝缘层的破坏，负责设备运行的相关人员有时候会在设备带负荷状态下拉电闸，或者在完成线路检修之后没有及时的将地线拆除，便加上了电压，这都是错误的操作，有可能造成绝缘损坏。

在遇到一些恶劣的天气时也有可能造成绝缘的损坏，如由于雷击造成电线的闪烁放电或者在大风天气以及冬季冰雪覆盖导线造成断线现象。除这些情况外还有一些其它因素，如在挖沟时不慎将电缆损伤，还有在裸露的载流部分上，有一些鸟兽跨接在上面，系统短路后果严重。系统短路时，短路处的电弧有可能会烧毁电气设备，系统短路会造成电网电压降低的情况，越靠近短路点电压降低的越多，而且电压如果严重降低也会对人们的生产生活造成严重的影响，有可能破坏一部分用户甚至全部用户的正常供电。发生系统短路时，有可能使那些并列运行的发电机组解列，不能够做到同步，稳定。严重时会造成整个系统的崩溃，这样的结果是非常严重的。系统短路有一类是不对称短路，这种不对称短路能够产生零序电流，从而严重的影响通信线路的正常工作，甚至会造成设备的损坏，严重时甚至会危及人身安全。

二、短路电流计算

1、短路电流概述。我们之所以要进行短路电流的计算是因为我们可以根据短路电流去选择我们需要的导体和电气设备，短路电流还可以用于电网接线以及发电厂，变电所电气连线的比较，选择等。当我们选择继电保护装置时，短路电流是必须计算的。我们在计算短路电流时可以假设一些原则和条件，如假设三项系统在正常工作时是对称运行，并且电源电动势的相位角也是一样的。同时需要假设系统中的同步电机和异步电机都是理想电机，电机的磁饱和、磁滞还有导体的集肤效应带来的影响都是不用考虑的。电流的计算规定如下：（1）在验算导体和电器的动稳定，热稳定和用于电器开断的短路电流时，按要求要按照工程的设计容量来计算，要考虑到电力系统的未来发展规划。在确定短路电流时，要按照可能发生最大短路电流时的接线方式，如果简单的按照在切换过程中可能发生并列运行的接线方法肯定是不行的，如果想确定保护装置的整定值，要以最小短路电流时的接线方式为准。（2）在一个电气连接的网络中，在选择导体和电器需要的短路电流时，应该把具有反馈作用的异步电机的影响考虑在内。另外，对短路电流产生影响的还有电容补偿装置产生的放电电流。第（3）在选择导体和电器时，要想计算不带电抗器回路的短路点，可以选择最大点为正常接线方式下的短路电流。第四，一般采用三相短路去验算导体和电器的动稳定以及电器的开断电流。

2、对称分量法。在运行过程中，系统的电源是对称的，系统中的元件也是对称的，这里的不对称是指三相对称制中的不对称短路。一般用对称分量法进行短路电流的计算。在三项网络中，任意一组对称向量都可以进行分解分解为三组对称的分量，这三组对称分量分别是正序分量、负序分量和零序分量。三项网络中的各对称分量是具有独立性的，正序电动势只能产生正序的电流以及正序的电压降。所以可以利用重叠原理法分别进行计算，从各对称分量中求出实际的短路电流和短路电压，对称分量法可以将三个分量分别进行处理，具有简单直观的特点。

3、多端口网络方程求解。在计算短路电流时可以利用多端口网络方程联合求解的方法，用这种方法可以算出电力系统中的多重故障以及任意不对称运行的电压和电流。如果能够运用一种通用的数学模型去对故障组合进行求解会比根据故障模型求解更加方便，而且相对于应用理想的转角变压器构成串，并联序网的方法也是更加优化的。并且如果能够推导出追加支路组合法的理论，把有互感支路与无互感支路进行统一的计算，这样对于互感支路的开断以及互感线路故障的处理都是非常方便的。这种方法适用于互感线路中的多重故障问题，把端口电压与端口电流的应用方程进行联合求解，这样运算速度较快，精度较高，通用性很强。

4、转移阻抗法。转移阻抗法是一种常用的短路电流计算方法，可以通过星角变换将系统简单化让系统只包含电源间以及电源与短路点间的支路，一旦系统中电源的电动势全部一样时，将不会在电源间的之路中产生电流，可以忽略电源间支路，不会影响结果。运用转移阻抗发的主要原因是在我们进行实用短路的计算时，往往把发电机看作是相位相同，内电势相等的，并且负荷也被当做恒阻抗进行处理或者被忽略，造成系统中的电源性质相同。在使用计算机进行短路电流的求解时，星角变换与线性代数求解中的高嘶消去过程是相对应的，如果把电源间的支路忽略掉，可以使运算过程中的存储量减少，从而加快运算速度。但是如果系统中电源的性质不同，采用忽略电源支路的方法会产生一定误差。

三、限制短路电流的措施

限制短路电流可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值；加装限电流电抗器；采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下：（1）做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。（2）正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。（3）在变电站安装避雷针，在变压器附近和线路上安装避雷器，减少雷击损害。（4）保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。（5）带电安装和检修电气设备，注意力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。（6）加强管理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。（7）及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。（8）在电缆埋设处设置标记，有人在附近挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。

结束语

为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。我们应该掌握短路电流的计算方法，尽量减小计算过程中的误差。让短路电流更加精确，从而帮助我们做出做正确的判断。

参考文献：

[1]杜明，王军亭，刘森.城市配网安装距离保护的构想[J].电工技术，2010（02）：3.

[2]吴佳.配网短路分析及短路电流计算方法综述[J].中国高新技术企业，2011（10）：104-106.