《发电厂电气》04-04-限制短路电流的方法
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。
限制短路电流的方法
a) 可使电缆线路的断路器容量不升级；
维持母线电压于较高水平，提高供电可靠性。
x2’、 x2’’分别为两个分裂低压绕组的电抗，它们的数值相等而且比较大。
由于1端发生短路时互感作用很小，每臂的等值电抗为每臂的自感电抗xL，大于正常运行时的电抗，故限流作用强。
每臂自感抗xL=ωL，
第四节 限制短路电流的方法
限制短路电流的方 法
第四节 限制短路电流的方法
• 问题的提出：
在发电机或变电所的6～10kV母线上发生 短路时，短路电流的数值可能很大，致使电 气设备的选择发生困难，或使所选择的设备 容量升级，投资增加。
第四节 限制短路电流的方法
• 限制短路电流可使得：
① 发电机电压和变电所的6～10kV出线回路 中能采用容量不升级的电器(选择轻型断 路器)及截面较小的电力电缆，节约投资。
➢结构参数
分裂电抗器是一个中间有抽头的电感线图，中间抽头将电抗器分成了两 个分支（也称为两个臂）。两个分支线圈的缠绕方向与结构参数都相同， 其间存在互感。
分裂电抗器的每臂自感为L，两臂间的互感为M，互感系数f =M / L， 它与电抗器的结构有关，一般取f =0.5。 • 每臂自感抗xL=ωL， • 两臂间的互感抗xM=ωM=ωf L=f xL。
这些措施都可以增大系统阻抗，减小短路电流。
第四节 限制短路电流的方法
二．装设限流电抗器
母线电抗器
限流电抗器分
普通电抗器 分裂电抗器
线路电抗器
1. 装设母线分段电抗器
k3
• 装设地点：在发电机电压的 6~10kV母线分段处。
• 作用：限制来自另一母线的发 电机所提供的短路电流（限制 发电厂内部的短路电流），对 系统提供的短路电流也能起到 一定的限制作用。
限制短路电流的方法
限制短路电流的方法目前在电力系统中，有几种方法可用于限制短路电流：选择发电厂和电网的接线方式；采用分裂绕组变压器和分段电抗器；采用线路电抗器；采用微机保护及综合自动化装置等。
1 选择发电厂与电网的连接方式通过选择发电厂和电网的主要电气接线，可以达到限制短路电流的目的。
在发电厂内，可对部分机组采用长度为40 km及以上的专用线路，并将这种发电机—变压器—线路单元连接到最近中心变电站的总线，这样可避免发电厂母线上容量过份集中，从而达到降低发电厂母线处短路电流的目的。
为了限制大电流接地系统的单相接地短路电流，可采用部分变压器中性点不接地的运行方式，还可采用星形—相同容量的星形连接公共变压器取代了系统集线器的互连自耦变压器。
在降压变电所内，为了限制中压和低压配电装置中的短路电流，可采用变压器低压侧分列运行方式；在输电线路中，也可采用分列运行的方式。
在这两种情况下，由于阻抗大，可以达到限制短路电流的目的，不过为了提高供电可靠性，应该加装备用电源自动投入装置。
对环形供电网，可将电网解列运行。
电网解列可分为经常解列和事故自动解列两种。
电网络的频繁断开是为了将单元和线路分布在不同的总线系统或总线段上，并将母线联络断路器或母线分段断路器断开运行，这样可显著减小短路电流。
电网事故自动解列，是指在正常情况下发电厂的母线联络断路器或分段断路器闭合运行，当发生短路时由自动装置将母线(或分段) 断路器断开，从而达到限制短路电流的目的2 采用分裂绕组变压器和分段电抗器为了限制大容量发电厂中的短路电流，可以使用低压侧带有分裂绕组的变压器，在水电厂扩大单元机组上也可采用分裂绕组变压器。
为了限制6～10 kV配电装置中的短路电流，可以在母线上装设分段电抗器。
分段电抗器只能限制发电机回路、变压器回路、母线上发生短路时的短路电流，当在配电网络中发生短路时则主要由线路电抗器来限制短路电流。
3 采用线路电抗器线路电抗器主要用于发电厂向电缆网供电6～10 kV配电装置中，其作用是限制短路电流，使电缆网络在短路情况下免于过热，减少所需要的开断容量。
智慧树知到《发电厂电气部分》章节测试答案
智慧树知到《发电厂电气部分》章节测试答案￥智慧树知到《发电厂电气部分》章节测试答案第一章1、下列几种类型的发电厂中，哪一种的效率最高（）。
A:低温低压>B:中温中压C:高温高压D:超临界正确答案：超临界~2、下列几种发电厂中，哪种类型的发电厂的效率最高（）。
A:凝气式火电厂B:热电厂C:燃气-蒸汽联合循环、D:垃圾发电厂正确答案：燃气-蒸汽联合循环3、三峡水电站属于（）水电站。
A:引水式)B:坝后式C:河床式D:抽水蓄能正确答案：坝后式<4、抽水蓄能电站的作用有（）。
A:调峰B:填谷C:调频￥D:调相正确答案：调峰,填谷,调频,调相5、下列设备中，属于一次设备的是（）。
A:载流导体`B:继电保护及自动装置C:测量仪表D:控制和信号设备正确答案：载流导体…第二章1、在送电操作时：应该先合隔离开关，后合断路器A:对B:错#正确答案：对2、辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统的接地保护时，每相辅助二次绕组的额定电压为100VA:对B:错!正确答案：对3、电压互感器的准确级是根据电压误差的大小划分的。
A:对B:错|正确答案：对4、高压断路器按照灭弧介质不同可分为油断路器，压缩空气断路器，SF6断路器和真空断路器。
A:对B:错(正确答案：对5、开关断开时产生电弧的原因是强电场发射和热电子发射。
A:对B:错《正确答案：对第三章1、对于Ⅰ组母线分段，Ⅱ组母线不分段的双母线分段接线。
如果Ⅰ组母线工作，Ⅱ组母线备用，它具有单母线分段接线特点。
当某段母线故障，可将故障段母线上的所有支路倒至备用母线上，则此时（）A:它具有双母线接线的特点<B:它具有双母线带旁路母线接线的特点C:它具有单母线接线的特点D:它仍然具有单母线分段接线的特点正确答案：D|2、具有三条进线与三条出线时，采用3/2接线和双母线接线比较（）A:3/2接线多用于一台断路器B:3/2接线多用于二台断路器C:3/2接线多用于三台断路器%D:两种接线断路器数量相同正确答案：B3、下列选项不属于多角形接线特点是（）A:接线简单清晰、经济性好<B:供电可靠性高、运行灵活C:检修一台断路器时，需对有关支路停电D:难于扩建正确答案：C\4、合理选择主变压器的（），是电气主接线设计的重要内容。
简述电力系统限制短路电流的方法
简述电力系统限制短路电流的方法引言随着二十一世纪我国经济的的不断发展，我国用电量也迅速增加，全国电网建设的规模也不断扩大，短路电流所占比例也越来越高，严重的影响了我国电网的影响安全，同时也制约了我国电力系统的进一步发展。
本文分析了断路电流的危害以及我国限制短路电流的基本方法，希望为我国电力事业的发展略尽薄力。
一、短路电流及其危害1.短路电流的概念。
所谓的断路电流是指当电流运行在电力系统之中的时候，线路与线路或者线路与地面之间产生不正常的接触时经过的电流，通常来说短路电流会远远大于定额的电流，这样就会超过电力系统能够承受的最大电流压力额度，对整个电力系统安全带来危害。
2.短路电流带来的危害。
①由于短路电流的电流量远远超过了定额的电流，因此在发生短路电流时会对电力系统的各个配件设施（如：变压器、隔离开关、线路等）产生非常大的电流冲击力和压力，这就要求在电网设备的选择中必须选择容量很大的机器设备，同时电力输送线路的容量也要超出实际标准，这样就会造成企业成本的增加，降低企业经营利润。
②在电网系统中因為短路电流的增大，系统中和短路电流相连接的电路的电流压力也会随之变大，这样会对增加通信线路的电磁感应危害，同时在电网铁塔赴京的接粗电压也大大增加，对行人的生命造成威胁。
③电网运行中短路电路的增加会导致导线的温度也不断增加，造成部分线路过热，容易产生绝缘皮烧断、导线过热熔断等问题，所以，在电网系统中限制短路电流主要是为了：能够在降低投资成本的同时能够保证系统中电气设备的稳定性和安全性以保障整个电网的安全。
二、我国限制电网短路电流的主要方法目前在我国电力系统中，为限制短路电流所采用方法有以下几种：1.选择使用在电网和发电厂之间的通过电气主接线连接，已达到限制短路电流的目的。
同时为了在大电流产生接地电力的压力的时候，要对部分变压器实行不与店面相连的运行方式，在一线传统的导线交叉的线路地带还可以使用容量大的变压去来代替交叉变压器。
限制短路电流的方法
限制短路电流的⽅法⼀、概述在⼤容量发电⼚中，当发电机并联运⾏于发电机电压母线时，其短路电流可能⾼达⼗⼏万甚⾄⼏⼗万安培，这将使母线、断路器等⼀次设备遭受到严重的冲击(发热和电动⼒)。
为了安全，必须加⼤设备型号，⽽⽆法采⽤价格便宜的轻型开关电器和较⼩截⾯的导线，这不仅会使投资⼤为增加，甚⾄会因短路电流太⼤⽽⽆法选到合乎要求的设备。
因此，应当采取某些限制短路电流的措施。
⼆、选择适当的主接线形式和运⾏⽅式1、发电机组采⽤单元接线各发电机和升压变采⽤单元接线⽽不在机端并联运⾏，将⼤⼤减少发电机机端短路的短路电流。
2、环形电⽹开环运⾏在环形电⽹某⼀穿越功率最⼩处开环运⾏，或将发电⼚⾼压母线分裂运⾏，就是将本来并联运⾏的两⼤部分分开运⾏，当然使短路时的阻抗增⼤，短路电流变⼩。
3、并联运⾏的变压器分开运⾏多数降压变电所中装有两台变压器，其低压侧母线常采⽤单母线分段接线，当分段断路器分开运⾏时，会使短路电流⼤为减少。
为保证供电可靠性，分段断路器上可装设“备⽤电源⾃动投⼊装置”，当⼀台变压器故障退出运⾏时，分段断路器能⾃动合闸，恢复对失电母线段及所带出线的供电。
三、装设限流电抗器1、在发电机电压母线上装设分段电抗器装设在发电机电压母线(6kV或10kV)分段处的电抗器能够有效地降低发电机出⼝断路器、母线分段断路器、母线联络断路器以及变压器低压侧断路器（还有连接这些设备的导体）所承受的短路电流。
由于正常通过分段的电流不⼤，可以选较⼤电抗百分数(8%-12%),⽽两段母线间的电压降也不会太⼤，电能损耗也少，因此优先采⽤。
2、在发电机电压电缆出线上装设出线电抗器如图5-21所⽰。
6-10kV出线上短路时，虽然上述母线分段电抗器也能起⼀些限流作⽤，但因其额定电流⼤(约为母线上最⼤⼀台发电机额定电流的50%-80%),电抗有名值较⼩，限制短路电流的能⼒较⼩。
这时，可在出线上装设出线电抗器，以使发电机电压直配线的短路电流限制到轻型廉价的开关所能开断的范围内（如常⽤的SN10-10I型少油断路器开断电流为16kA)。
发电厂电气部分2-4限制短路电流的方法
所示，断路器则有可能因切除电抗器故障而损坏；
电抗器若布臵在断路器内侧，如图2－20（ b）所
示，当母线和断路器接线之间发生单相接地时， 寻找接地点，操作比较多，而且出线电流互感器 至母线的电气距离一般也较长，增加了母线系统 故障机会。
目前，我国采用图 2－20（ a）的接线方式较多。
二、加装限流电抗器
限制短路电流的目的，在于使发电机回路及用户
侧能采用轻型断路器。
所谓“轻型”，是指断路器额定电流与所控制的
电路额定电流相适应，两者额定容量匹配，使断路
器及其相应的电器比较经济合理。
反之，短路电流过大，就不得不选用更高等级的
开断电流较大的断路器，即重型断路器，从而使它 及其相应的电器的选用不能作到经济合理。
（2-5）
（2-6）
由式（2-4）和式（2-5）可得
可见，低压分裂绕组正常运行时的电抗值，只相当于两分
裂绕组出线（如2ˊ）发生短路时，来自另一发电机的短路电 流将遇到X2ˊ2〞 （即2X2〞）的限制，来自系统的短路电流则
遇到X1+X2ˊ=X12+ ¼ X2ˊ2〞的限制，这些电抗 值都很大，能起到限制短路电流的作用。
为了运行操作方便和减小母线各段间的电压差，
母线分段一般不宜超过三段。母线电抗器用于 限制并列运行发电机所提供的短路电流，其额 定电流通常按母线上因事故切除最大一台发电 机时可能通过电抗器的电流进行选择，一般取
发电机额定电流的50％～80％，电抗百分值取
为8％～12％。
2．加装分裂电抗器
分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中心有 一个抽头，如图2－21（a）所示。中间抽头3一般用来连 接电源，两个分支（又称两臂）1和2用来连接大致相等的 两组负荷，从等值电路可以看出它的限流作用。图2－21 （b）为分裂电抗器等值电路图；图2－21（C）为正常运 行时，分裂电抗器的等值电路图。 两个分支的自感相同，每个分支的自感电抗人XL=L。 两个分支间有磁的耦合，若互感为M，则互感系数为
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
叶文杰
【期刊名称】《建筑电气》
【年(卷),期】2003(022)001
【摘要】通过一个工程实例揭示出具有限流作用的配电网络(配电系统)与短路电流大小的关系,从而找出限制短路电流的规律.文章指出,限制短路电流的措施必须与所选择的配电网络相适应,短路电流大的应选择大的配电网络,短路电流小的应选择小的配电网络.如果配电网络选择得不当,就会给电力系统带来电压质量和潮流问题,满足不了规程规范对电压质量和潮流的要求.
【总页数】5页(P9-13)
【作者】叶文杰
【作者单位】中国天辰化学工程公司,300400
【正文语种】中文
【中图分类】TM6
【相关文献】
1.变电站10kV母线短路电流限制措施分析 [J], 邵俊虎
2.发电厂和变电站中短路电流的限制措施 [J], 孔祥志
3.750kV变电站短路电流限制措施分析 [J], 马小平;毛文鹏
4.变电站10 kV母线短路电流限制措施分析 [J], 郭和彩
5.内蒙古电网短路电流水平分析及限制措施研究 [J], 武海燕;张爱军;刘石川;邢华栋;刘会强;李丹丹;慕腾
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Id= Us / (Xs +0.5*Xt )
分列后（QF0在开位）： Id= Us / (Xs + Xt )
Xt Xt Id QF0
三、采用不同的接线形式和运行方式
双回路采用单回路运行；
~
环形供电网开环运行。
~
QF1
QF2
QF1 QF2
问题：供电可靠性降低 措施：加装自动投入装置
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3 3
1
2
1
2
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
3 I
(1) 正常运行： I1 I2 I / 2
I U31 I1X L I2 X M 2 (X L X M )
式中， X L 为每臂的自感电抗； X M 为互感电抗；
XM *
I1 XL
XL I2
*
1
2
f 为互感系数，f X M / X L
2. 分裂电抗器
分裂电抗器的优点：
① 正常运行时电抗小，而在故障时电抗大； ② 占地面积减小（一个电抗器可供2路负荷）。
分裂电抗器的缺点：
当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引 起两臂电压产生偏差，造成电压波动，甚至可能 出现过电压。
二、采用低压分裂绕组变压器
分裂绕组变压器有一个高压绕组 和两个低压的分裂绕组，两个分 裂绕组的额定电压和额定容量相 同，匝数相等。
小而分布电容较大）；
W2
~ G2
② 能在母线上维持较高的剩余电压（一般都大于65%UN）。 线路电抗器的参数：
额定电流取所在线路额定电流；
电抗百分值取3%~6%。
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是 绕组中心有一个抽头，将电抗器分为两个分支， 即两个臂1和2，一般中间抽头用来连接电源， 分支1和2用来连接大致相等的两组负荷。
1
2
3 若分支2接电源，可能送来的短路电流为
IkG ，3端开路，如右图，则
U 21 2(I kG X L I kG X M ) 2I kG (1 f ) X L
若f =0.5，则 X12 3X L 。 有效地减少了另一臂送来的短路电流
XM *
IkG XL
XL IkG
*
1
2
一、装设限流电抗器
1 2
X2
1 2
X2
假设高压侧开路，低压侧短路时：
X 2
X 2
2
2
X 22 X 2 X 2 2 X 2 =4 X12 短路电流所遇到的电抗为正常电流遇到电抗的4倍。
二、采用低压分裂绕组变压器Байду номын сангаас
假设高压侧不开路，低压侧一台发电机出口短路时来自 另一台发电机短路电流遇到的电抗 为：
X 22 X 2 X 2 2 X 2 =4 X12
所以
U31
I (1 2
f )XL
若取 f = 0.5，则在正常运行时，每臂的运行电抗
X (1 f )X L 0.5X L
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
3 IkS
(2) 分支短路： 设分支1短路
若忽略分支2的负荷电流，则
U31 Ik X L
XM *
Ik XL
XL I2
*
即短路时，臂1的电抗为 X L 。
第四章 电气主接线
§4.4 限制短路电流的方法
限制断路电流的目的
① 能够选择到符合要求的断路器； ② 能够选择到轻型断路器。
一、装设限流电抗器
1. 普通电抗器
(1) 母线电抗器
W1
W2
母线电抗器的作用：
~ G1
一般用于发电厂机压母线分段处；
~ G2
用于限制并列运行发电机所提供的短路电流。
1
来自系统的短路电流遇到的电抗为
X1
X1 X '2 2 X12
X 2
X 2
这些电抗都比较大，能够起到限制短路电 流的作用。
2
2
三、采用不同的接线形式和运行方式
对大容量发电机采用单元接线，在发电机电压 级不设母线；
在降压变电所，变压器低压侧分列运行（母线
硬分段）；
分列前（QF0在合位）：
~ Xs
当发电机容量较大时，采用低压
分裂绕组变压器组成扩大单元接
线，当一台发电机端口短路时， ~
~
另一台发电机送来的短路电流就
受到限制。
二、采用低压分裂绕组变压器
两个低压分裂绕组布置上对称，没 1
有电气上的联系，只有较弱的磁的
联系。
X1
X1≈0； X 2 X 2 X 2 。
正常运行时：
X12
X1
母线电抗器的参数选择：
额定电流通常按母线上事故切除最大一台发电机时可能通 过电抗器的电流进行选择，一般取(50%~80%)IGN；
电抗百分值取为8%~12%。
一、装设限流电抗器
1. 普通电抗器
(2) 线路电抗器
线路电抗器的作用：
W1
① 主要用来限制电缆馈线回路短 ~ G1
路电流（因为电缆的电抗值较