关于电网短路电流问题以及限制短路电流的改进措施

关于电网短路电流问题以及限制短路电流的改进措施
发表时间：2019-05-20T10:15:16.233Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：汪尚斌1 卢峥嵘2
[导读] 摘要：在电力系统不断发展之后，由于电网机制和电源负载的不断增加，系统容量不断增加，短路电流水平也在不断增加。

（1国网新疆电力有限公司哈密供电公司新疆哈密 839000；2国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐 830001）
摘要：在电力系统不断发展之后，由于电网机制和电源负载的不断增加，系统容量不断增加，短路电流水平也在不断增加。

如何限制短路电流，研究短路电流水平是电网建设发展中必须考虑的重要的问题。

本文介绍了短路电流的定义，原因和危害；然后，从改变电网结构的角度，我们寻求限制短路电流的措施。

关键词：短路电流；问题；短路电流原因；措施；
一、概述
随着电力系统的不断发展，变电站容量，城市和工业中心负荷密度不断增加，大容量发电机组不断连接到电网，系统之间的强大互联，必然会突出一个新问题，即全部电力系统的水平电网的短路电流不断增加。

电网中的各种输变电设备，如变电站的开关、变压器、变压器、母线、电线、支撑绝缘子和接地网，都必须满足短路电流增加的要求。

也就是说，短路电流水平的问题。

选择合理的短路电流水平不仅是系统规划和设计问题，而且是一个重要的技术和经济政策问题。

包括电网短路电流水平在内的一些因素包括：短路电流的周期和非周期分量的值，恢复电压的上升陡度，单相接地的短路比电路电流为三相短路电流，以及电网元件之间的统计短路电流值的分布。

这些因素影响断路器的断路性能和设备参数的选择，也与电网结构，中性点接地方式和变电站出线数量有密切关系。

二、电力系统的短路考虑以下几个方面的问题：
1.、系统短路电流水平上限值的选择决定了开关设备的分断能力，开关设备和变电站中元件的动态和热稳定性，以及对通信设备和触点的干扰。

和接地网的跨步电压。

目前的水平越高，建设和投资的成本就越高。

2、为保持系统稳定运行和足够的抗干扰能力，系统中的每个中心站必须保持一定的短路电流水平，以保持电源系统短路故障后的稳定性并减少电网中的大负荷波动给其他用户。

有必要保持足够的系统电压稳定性，因此有必要从技术和经济的角度选择合理的短路电流水平。

3、在确定系统短路电流水平时，还需要研究系统结构中的一些问题。

系统结构对短路电流水平有很大影响。

如果发电厂，变电站接入系统或施工位置过于集中，则会引起局部短路电流水平太高。

4、随着负载密度的增加，有必要加强电网的紧密连接，以满足供电需求。

在调度操作中，通常希望在闭环中操作以提高电源的可靠性并减少线路损耗。

结果，短路电流增加。

过度的闭环操作不利于系统的可靠性，必须限制为限制短路电流。

5、为了保证继电保护的可靠性和灵敏度，系统之间的每个点必须保持一定的合理的短路电流水平。

6、在系统规划期间，在考虑短路电流水平时，必须考虑对现有电网现有设备的影响。

三、短路电流原因及危害
1.短路电流的原因
短路的主要原因是电源系统中的绝缘被破坏。

在绝大多数情况下，绝缘损坏是由于未能检测到并消除设备中的缺陷以及不正确的设计，安装和维护造成的。

此外，由于电力需求的快速增长，电力供应建设正朝着电厂的集中布局和单机容量的方向发展，导致短路电流水平不断增加。

电力需求快速增长，能源分布不均，电力供应大规模集中建设，变电站和输电线路快速扩张，电网紧密连接，环网增加，系统阻抗年减少按年，和系统的短路。

目前逐年增加。

2.短路电流的危害
当发生短路时，电源系统在短路后从正常稳态转换到稳定状态，这通常需要3到5秒。

短路电流的最大瞬时值（称为浪涌电流）在短路后约半个周期（0.01秒）发生。

它会产生大量电能，导致导体变形甚至损坏。

短路电流将导致以下严重后果：短路电流通常会产生电弧，不仅会烧坏故障部件本身，还会烧毁周围设备并对周围人员造成伤害。

当大的短路电流通过导体时，导体一方面会产生大量的热量，导致导体过热甚至熔化，绝缘层受损；另一方面，巨大的短路电流也会产生很大的电力作用在导体上，导致导体变形或损坏。

四、限制短路电流的措施
1、限制短路电流的必要性
由于经济建设的不断发展，电力系统也在不断发展壮大，负荷的增加，大容量机组的接入，新建线路和变电站的投运，短路电流水平日益增高不可避免，如不采取限制措施加以控制，不但会使新建设备投资增大，而且会对已运行的设备产生很大的影响，需要更大的投资对原有的设备进行改造。

在系统容量很小的时期，可以考虑更换设备，增加开断容量等方法加以解决，这种情况往往是因为设备有足够的裕度，在技术和经济角度都是可行的。

但在系统容量很大，短路电流水平很高的时候，就不能简单的采取更换断路器的方法解决，这是因为系统中原有变电站不仅需要更换断路器，而且对于变压器、母线、互感器、绝缘子、架构、接地网、站内通信设备等也需加强或更换。

因此必须研究限制短路电流的措施。

2、限制短路电流的措施
限制短路电流，可以从系统结构，系统运行中采取措施，或对设备采取措施，如增加限流电抗器。

为了减小单相接地短路电流，可以控制变压器的中性点数。

中性点通过电阻器或间隙接地，并且使用自耦变压器的方法是有限的。

在开发高压电网后，应立即考虑低压电网的开环运行。

确保电源可靠性和减少系统是一种非常可行和有效的措施。

短路电流水平。

如果110kV电网是开环的，即使在未来20年内，其短路电流水平也不会超过31kA。

高压电网发展后，高压电网的形成，例如目前正在建设的500kV电网，将大大降低低电平电网的短路电流水平，220kV电压等级的短路电流不会超过34kA。

多母线分割操作或母线分割操作是常用的方法。

可以认为，在某些情况下，在正常操作中，为了确保适当的操作余量，母线可以并联操作，但应该在母线断路器上操作。

安装了自动快速断开装置。

虽然拆卸或分割操作简单有效，但会降低系统的安全范围，并限制操作和
事故处理的灵活性。

溶解电网为了限制短路电流水平，当系统有足够的备用容量时，可以考虑将系统除去，但会降低系统的稳定性并增加事故发生的概率，所以采用并不容易。

高阻抗变压器用于限制低侧短路电流。

使用限流电抗器的串联电抗器或其他限流措施的使用可以增加系统的阻抗。

限流效果更明显，但会增加网络损耗，降低系统的稳定性。

目前，可以使用限流装置，其也是阻抗。

只有当短路电流出现并流过器件时，电路才会接通电流限制，正常运行时网络损耗不会增加，效果明显。

从系统结构中采取措施，并选择合适的位置来建造变电站。

新的大容量发电厂应尽可能连接到最高水平的电网。

建设输电线路，降低网络的紧张程度。

单相接地短路电流的限制措施虽然上述一些措施也可以降低单相短路电流，但单相短路电流的大小主要与中性点接地方法和环路的零序阻抗。

因此，可以总结出限制单相接地短路电流的主要措施。

最大限度地减少变压器中性点接地的数量。

变压器和自耦变压器的中性点通过低电抗接地。

该方法可以保证接地故障系数小于1.4，单相接地短路电流可以小于三相短路电流，可以解决接地保护设置困难的问题。

变压器的中性点通过间隙接地。

发电机变压器组的升压变压器的中性点不接地，但应相应增加变压器的绝缘水平及其中性点，以限制自耦变压器的使用。

五、结束语
近年来，由于电力短缺造成供需矛盾，包头地区电网建设有所增加，电网结构日趋完善。

然而，增加短路电流水平的问题变得越来越明显，给安全操作带来了隐患，因此限制并解决了短路问题。

必须认真对待当前的问题并妥善解决。

参考文献：
[1]杨继盛.采气工艺基础.北京：石油工业出版，2016
[2]高凯平．限制短路电流的方法[J]．电力安全技术，2018
[3]黄煌，李群炬．电网限制短路电流问题探讨[J]，华北电力技术，2017．。