电力系统线路短路电流计算、应用及限制措施
发电厂和变电站中短路电流的限制措施
发电厂和变电站中短路电流的限制措施随着现代社会的快速发展，电力已经成为人们生产生活中不可或缺的重要能源，因此电站和变电站的建设也成为发电行业的重要一环。
然而，发电厂和变电站中短路电流的限制措施也同样重要，对于保障电力系统的安全运行具有不可或缺的作用。
一、短路电流的概念在电力系统中，短路是指在两个或多个带电导体之间形成了一个低电阻的通路，电源所提供的电能被迅速释放，电流瞬间异常增大，达到最大值，称为短路电流。
如果不加以限制，短路电流会导致电力设备受损，严重时导致电力事故。
二、短路电流的危害短路电流是电力系统中的一种大电流，会对设备进行某种形式的热损坏，例如烧断绝缘材料，损坏开关、变压器等电力设备。
此外，短路电流还会造成电压降低，导致电能损失。
三、短路电流的限制措施1.电气保护电气保护是电力系统中最为常见的限制短路电流的措施，通过中央处理器的介入，实现对电力设备的继电保护，保障电力系统的安全运行。
电气保护系统能够精准的识别短路和故障，及时地对电力设备进行故障隔离，保护设备免受损坏。
2.电源侧限流器电源侧限流器是一种主动控制电流的装置，可以将短路电流控制在一定范围内，通过主动的限流方式避免电路出现过电流的损伤。
采用电源侧限流器可以使电路保持在安全范围内，保护设备免受损坏。
3.主副变压器配合在电力系统中，主变压器和副变压器的配合也可以限制短路电流。
当发生短路时，主变压器会在短路部位所形成的磁场中产生反向磁势，抵消短路电压的作用，从而降低短路电流。
此时副变压器可以提供一定的阻抗，将短路电流进一步限制在安全范围内。
四、结论在电力系统中，短路电流是一种非常危险的现象，会对设备造成严重的损坏。
为了保障电力系统的安全运行，采取正确的短路电流限制措施是十分必要的。
以上措施均可以实现对短路电流的限制，保护电力设备免受损害，实现电力系统的安全运行。
然而，在实际的电力系统中，短路电流的限制并不是一件简单的事情。
电力系统中存在着复杂多变的负荷和电源情况，加上各种复杂的负载特性，使得短路电流的限制变得更加困难。
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。
电力系统的短路电流的计算
3.4 电力系统三相短路的实用计算
在工程实际问题中，多数情况下只需计算短路瞬间的短路电流基波交流分量 的起始值。
基波交流分量的起始值的计算方法：将各同步发电机用其暂态电动势（或次暂态 电动势）和暂态电抗（或次暂态电抗）作为等值电势和电抗，短路点作为零电位， 然后将网络作为稳态交流电路进行计算。
短路冲击电流和最大有效值电流
短路电流的最大有效值：在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值
It，是以时刻t为中心的一个周期T内瞬时电流的方均根值。其表达式为：
IM
( I pm /
2)2
i2
t ( t 0.01s )
0.707I pm 1 2( K M 1)2
当KM＝1.8时，IM＝1.075Ipm； 当KM＝1.9时，IM＝1.145Ipm；
当转子旋转时，磁通切割定子导体而在其中感应电势。磁通首先切割A相导体，当转子转过120 度及240度，磁通再一次切割B相导体和C相导体。因此，A 相感应电势超前B相120度，
B相超前C相120度。
3.3 同步发电机突然三相短路的物理过程
同步发电机空载时突然三相短路的物理过程
电枢反应：同步电机在空载时，定子电流为零，气隙中仅存在着转子磁势。负载后， 除转子磁势外，定子三相电流也产生电枢磁势。同步电机在负载时，随着电枢磁势 的产生，使气隙中的磁势从空载时的磁势改变为负载时的合成磁势。因此，电枢磁 势的存在，将使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象称之为电枢反应。
电力系统运行中的短路故障与短路电流计算
,
故 障前 短路 点 的母线 电压也 越 高
,
所以
,
短 路 电流越
后 未撤 接地 线 就合 断 路器 等
设 各 长期 过负 荷
使绝 缘加 速老 化或 破坏 等
、 。
另 外节 点 电压 的变化 时 此外
,
基 于 等值 电压源法 的短路 电流计 算 结果 与 电
、
小 电流 系 统 中一 相 接 地 体 物质 地 区 物
若是 容性补 偿 占主 导 影 响
,
短 路 电流 增 加
,
反
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 姐 路产生 的 及
,
考 虑 充 电 电容 时
,
短路 电流 的变 化幅度较大
, ,
若 同 时 考虑 充 除基 于潮
电电容和并 联补 偿 是供 电系 统 中的绝 缘被破 坏
。 ,
然而Βιβλιοθήκη ,各设 计运 行和 研究 部 门采 如 果短 路 电流计 算
,
变压 器 支路 的等值 阻 抗将 增 加
变 压器 支 路
用 的计 算 方法 各不 相 同 电流 超 标 判 断的 差异 结 果偏 于 保 守 的基 础上 一
下
, 、 , ,
这 就有 可 能造成 短路 电流 计 算结 论 的差 异 和短 路
、 ,
未 能及 时 消除故障
,
在 含有 损坏 绝缘 的气 体或 固 应符 合 此外
,
压 值 保持 线性关 系
未考 虑 电气 间 隙与 爬 电 距 离
。
在 电力 或动
短路 电
,
基 于 潮 流 的 短路 电流 计算 变 比不 变
试析电力系统短路故障及短路电流危害及限制对策
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。
浅谈短路电流在电力系统中的应用
力 系统 自身原 因和外部干扰的影响（ 自然灾害和人为因素 包括 等）电网事故时有发生 ， ， 不仅使 电力 企业经济效益受 到损失 ，
而且对所有 电力用户和整个社会都造成严重 的影响。
１ 电 力 系统 中短 路 电 流 的概 述
是沿海经济发达地 区电网的短路 电流水平已经直逼甚至超过
利用 电力系统 中的短路电流来科学 的选择系统的开关设备、 电
缆等设施 ， 不会 因选 择的设备短路容量较小 ， 不能快速切断短 路 电流而造成事故 ， 也不会 因一味追求安全 ， 无限制 的选择大
电力规程所规定 的最大允许 水平 的严重情况 ，给 电力系统安 全、 稳定运 行 以及 电力系统 中各种 电气设备 ｆ 如断路器 、 变压
器、 变电站母线 、 路构架 、 线和接地 网等 方法１ 出更 为严 线 导 提 格 的要求 ， 已成 为我国各大地区 电网， 并 特别是经济发达地区
电力系统安全 、 稳定运行 的严重隐患和关键技术难题之一。同 时， 在某些情况下已经成为制约电力 系统建设和进一步发展的
对影响电力系统正常工作 的各种 因素进行科学 的分析和研究 ， 采用先进 的微机保护装置 ， 对电力系统 中产生的短路 电流进行
有效控制 ， 十分必要 。因此 ， 在整个 电力 系统 中加入 一个 能迅 速有效控制短路电流的微机综合保护装 置 ， 则能大大减少短路
流发生时造成 的危 害和故障范围的不断扩大 ， 需要在供 电系统 中加装保护 ， 以便 在突发故障时 ， 自动迅速地切断系统 中故障 部分 ， 并保 障电力系统其它模块 的安全、 正常运行 。 近几十年来 ， 随着国家 电力建设 的不断发展 ， 单位用电负 荷不断增加 ， 以及低 阻抗大容量变压器 的广泛应用和一些发电
电力系统短路故障及短路电流危害、限制措施
电力系统短路故障及短路电流危害、限制措施摘要:电力系统在运行中,由于多种原因,难免会出现故障,而使系统的正常运行遭到破坏,各种短路故障是破坏电力系统正常运行最为常见而且危害最大的原因。
本文简要探讨短路故障原因,短路电流危害及限制短路电流措施。
关键词:短路短路故障短路电流危害限制措施1 短路产生的原因和分类所谓短路,指的是由于电力系统相与相之间或相与地之间的绝缘破坏后,形成了非正常的低阻抗通路。
短路产生的原因来自于外部和内部。
外部原因:雷电、风暴、环境污染和动物进入造成的绝缘破坏,如雷击造成的闪络放电或避雷器动作,大风造成架空断线或导线覆冰引起电杆倒塌,如运行人员带负荷拉刀闸,线路或设备检修后未拆除接地线就加电压,如挖沟损伤电流,鸟兽(包括蛇,鼠等)跨接在裸露的载流部分等;内部原因:绝缘材料的老化破裂,如绝缘材料的自然老化,设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路等。
按短路后的电路状态区分,短路的形式有四种:三相短路,单相接地,两相短路,两相接地短路。
其中三相短路后电路保持三相对称状态,称为对称短路;其余的三种短路形式均称为不对称短路。
按短路因素的持续时间、停电后短路状态是否自动消除,将短路分为瞬时性短路和持续性短路两种。
例如,因动物进入带电体间引起的短路,当动物被击落或烧毁后,短路因素消失,停电后可立即恢复供电,因此称为瞬时性短路。
电气设备绝缘破坏,输电线倒杆引起的短路则是持续性短路。
2 短路电流的危害短路电流可达几十到几百千安,因此造成很大的危害。
包括两个阶段的危害:短路过程中的危害和短路结束后的危害。
短路过程中的危害:短路电流使设备发热增加,短路持续时间较长时,设备可能过热以致损坏(短路电流大量发热,对电气设备产生热破坏,称为热稳固性破坏);短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流,在导体间产生很大的机械应力,可能使导体和它们的支架遭到破坏(短路电流产生很大的电动力,对电气设备造成机械破坏,称为动稳固性破坏);短路点附近电网电压严重下降,影响负荷供电,并破坏了功率送端与功率受端之间的能量传输,导致送端旋转机组减速,使电力系统两部分频率不相等,称为失步;不对称短路后三相电流不对称,产生负序电流引起旋转电动机和转子表层发热,单相接地和两相接地,还产生零序电流,对外界造成很大的干扰磁场,影响通信。
电网短路电流问题的探讨和限制短路电流的措施
关键词 ： 短路 电流水平 ； 限制 ； 施 措
１ １ 系统短路 电流水平上限值 的选择决定 了开关 ．
设 备 的开 断容 量 、 关 设备 及变 电站 内各元 件 的动 、 开 热 稳定 以及 对通 信 设备 的 干扰 和接 地 网的接 触和 跨
步 电压 等 ， 短路 电流 平 越 高 ， 建设 和投 资 的费用 越
大。
收稿 日期 ：ｏ ７ ６ ２ ２ ０ —０ —１ 作者 简介 ： 任志远 （ ９ ３ ） 男， １７ 一 ， 汉族 ，９ ５年毕业 于武汉水 利电力大学 ， 学本科 ， １９ 大 工程 师 ， 现从事 配网技 术管理工作 。
维普资讯
２０ 年第 １ 期 ０７ ０
任 志远 电网短路 电流问题 的探讨和限制短路 电流 的措施
３ ９
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 。
会 降 低 系 统 的 稳 定 性 ， 加 事 故 概 率 ， 以不 易采 增 所
电流 的增 大 ， 实践 证 明 ， 度 的闭 环运 行对 系统 的 可 过 靠性 反而 不 利 ， 须加 以限制 ， 必 以限制 短路 电流 。 １ ５ 为 了保 证继 电保 护 的可 靠性 和灵 敏 度 ， ． 系统 间 各 点必须 保持 一定 的 合理 的短 路 电流 水平 。 １ ６ 在 系统 规划 期 间 ， ． 在考 虑 短路 电流水 平 时必须
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浅谈电力系统线路短路电流计算、应用及限制措施
摘要：文章介绍了电力系统发生短路的原因，短路电流的计算及应用，限制短路电流的措施。
关键词：短路电流；应用；限制措施
短路是指不同电位的导体之间的电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是最严重的一种故障。
电力系统出现短路故障，究其原因，主要有以下三个方面：（1）电气绝缘损坏；（2）误操作；（3）鸟兽害。
电路短路后，其阻抗值比正常时电路的阻抗值小得多，因此短路电流往往比正常电流大许多倍。
在大容量电力系统中，短路电流可达几万安培或几十万安培。
如此大的短路电流对电力系统可造成极大的危害：
（1）短路电流的电动效应和热效应；（2）电压骤降；（3）造成停电事故；（4）影响电力系统稳定；（5）产生电磁干扰。
由此可见，短路的后果是非常严重的，因此供配电系统在设计、安装和运行中，都应尽力设法消除可能引起短路故障的一切因素。
在三相系统中，可有下列短路形式：
（1）三相短路；（2）两相短路；（3）单相短路；（4）两相接地短路。
电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。
但一般是三相短路电流最大，造成的危害也最严重。
为了使电气系统中的电气设备在最严重的短路情况下也能可靠工作，
因此作为选择校验电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。
对于无限大容量电力系统计算短路电流常用的方法有欧姆法和标幺制法。
进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图。
在计算的电路图上，将短路计算所要考虑的主要参数都表示出来，并将元件依次编号，然后确定短路计算点。
短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
接着，按所选择的电路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。
在等效电路图上，只要将所计算的电路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般是分子标序号，分母用复数的形式标阻抗值。
然后将等效电路化简。
对一般用户供配电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量系统，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。
最后计算电路电流和短路容量。
对于低压系统短路电流的计算方法采用欧姆法。
但低压系统短路电流的计算具有一下特点：
（1）一般用电单位的电源来自地区大中型电力系统，配电用的电力变压器的容量远小于系统的容量，因此短路电流可按远离发动机端，即无限大电源容量的网络进行计算，电路电流周期分量不衰减。
（2）计入短路电路各元件的有效电阻，但短路点的电弧电阻、导线连接点、开关设备和电器的接触电阻可忽略不计。
（3）当电路电阻较大，短路电流直流分量衰减较快，一般可以
不考虑直流分量。
只有在离变压器低压侧很近处，例如低压侧20m 以内大截面线路上或低压配电屏内部发生短路时，才需计算直流分量。
（4）单位长度有效电阻的计算温度不同，在计算三相最大短路电流时，导体计算温度取为20℃；在计算单相电路电流时，假设的计算温度升高，电阻值增大，其值一般为20℃的1.5倍。
短路电流计算结果应用于：
（1）电气接线方案的比较和选择；（2）正确选择和校验电气设备（包括限制短路电流的设备）；（3）正确选择和校验载流导体；（4）继电保护的选择、整定及灵敏度校验；（5）接地装置的设计及确定中性点接地方式；（6）计算软导线的短路摇摆；（7）确定分裂导线间隔棒的间距。
架空线当传输容量较大时，导线采用分裂导线，为了避免由于电磁力作用、风力作用和冰雪作用，分裂导线缠绕发生摩擦和碰线，而保持一定的分裂间距应安装间隔棒；（8）验算接地装置的接地电压和跨步电压；（9）大、中型电动机的起动（起动压降计算）。
影响短路电流的因素有：
（1）系统的电压等级；（2）主接线形式以及主接线的运行方式；（3）系统的元件正负序阻抗及零序阻抗大小（变压器中性点接地点的多少）；（4）是否加装限流型电器（如限流电抗器、分裂电抗器或分裂绕组变压器，增加回路电抗限制短路电流）；（5）是否采用限流型电器（如限流熔断器、限流低压断路器，能在短路电流到
达冲击值之前完全熄灭电弧起到了限流作用）。
短路电流给设备和线路带来了危害，因此必须采取措施限制短路电流。
具体措施如下：
1 电力系统可采取的措施
1.1 提高电力系统的电压等级（电压等级高，在相同的短路容量下则短路电流小）。
1.2 直流输电（直流系统的“定电流控制”将快速地将电路电流限制在额定电流左右，即使在暂态过程也不超过2倍额定值，可限制短路电流）。
1.3 在电力系统主网加强联系后，将次级电网解环运行。
1.4 在允许的范围内，增大系统的零序阻抗，例如采用不带第三绕组或第三绕组为y接线的全星形自偶变压器，减少变压器中性点的接地点等（可减小系统的单相短路电流）。
2 发电厂和变电所中可采取的限流措施
2.1 发电厂中，在发电机电压母线分段回路中安装电抗器（当线路上或一段母线上发生短路故障时能限制另一段母线上电源所提供的电路电流）。
2.2 变压器分列运行。
2.3 变电所中，在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器。
2.4 采用低压侧为分裂绕组的变压器。
2.5 出线上装设电抗器。
3 终端变电所中可采取的限流措施
3.1 变压器分列运行。
3.2 采用高阻抗变压器（增加变压器的uk%能增大变压器阻抗限制短路电流）。
3.3 在变压器回路中装设电抗器（增加回路的电抗值限制短路电流）。
3.4 采用小容量变压器（当uk%一定时变压器容量越小则变压器阻抗越大，可限制短路电流）。
短路的确对线路和设备有害，所以在应用中一定到避免短路的发生，并采取有效措施限制短路电流，从而保证电力系统及设备的正常运行。
参考文献
[1]工业与民用配电设计手册（第三版）[m].中国电力出版社，2005.
[2]钢铁企业电力设计手册（上，下）[m].冶金出版社2013（1）.
[3]刘介才.供配电技术[m].机械工业出版社.
作者简介：姜桂林（1965-），女，副教授，从事建筑电气方面的教学及研究。