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案例6:电力系统短路分析基本理论

一、案例正文

电力系统作为一个利用电能输送能量的设施,是代社会不可或

缺的基础设施之一。在电力系统的运行中,短路故障是一种经常出

的故障。短路故障是指系统中两个或多个电路相互接通而形成低阻抗

的情况,这会导致耳流急剧增加,造成电压下降、电力装置过载或烧

毁等多种后果。为了精确选择和校验电气设备,准确地整定供配电系

统的保护装置,避免在短路电流作用下损害设备,保证供配电系统中

出短路时,保护装置不拒动、不误动。需要针对电力系统短路故障

进行建模分析,首先要做的就是明确计算理论。

1.1短路的基本概念

1.1.1短路的定义

所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相

与地之间发生通路情况。电力系统的短路故障通常称为横向故障。

1.1.2短路的原因

产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地

绝缘被破坏,包括自然和人为因素。

1.1.2.1自然因素:

①元件损坏,例如绝缘材料的自然老化,鸟兽跨接在袒露的载流

部分等;

②气象条件差,例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作,架空线

路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。

1

1.122人为因素:

①设计、安装及维护不足所带来的设备缺陷最终造成短路等;

②人为事故,例如运行人员带负荷拉隔离开关,线路或设备检修

后未拆除接地线就上电等。

1.1.3短路的象

①系统总阻抗大幅减小,电流增加;

②系统中电压大幅度下降。

1.1.4短路的危害

①短路电流的热效应会使设备发热快速增加,可能导致出过

电流,从而造成设备过热损坏甚至烧毁;

②短路电流产生很大的电动力,可引起设备机械变形、扭曲甚

至损坏;

③短路时系统电压大幅度下降,严重影响电气设备的正常工

作;

④严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列,破坏

系统的稳定性;

⑤不对称短路产生不平衡场,会对附近的通讯系统及弱电设

备产生电干扰影响其正常工作。

1.1.5减少短路电流危害的措施

①限制短路电流的数值采(用限流电抗器);

②限制短路电流存在的时长(继电保护装置);

③采用继电保护和重合闸装置相配合。

2

1.1.6短路计算的任务

①选择有一定机械强度和热稳定度的电气设备,如断路器、互

感器、母线等;

②合理分配安置各种继电保护和自动重合闸装置并正确计算整

定其参数;

③在设计和选择电气主接线时,为类比各种不同方案的接线

图,确定是否需要采用限制短路电流的措施等。

1.1.7短路种类

①对称短路:三相短路;

②不对称短路:两相短路、两相短路接地、单相短路接地。

在各种短路故障中,单相接地占大多数(65%),三相短路的机会

占比最低(5%)。但三相短路的短路电流通常最大,造成的损失最严

重。

表1短路类型

3

G1

G2

S

(b)等值接线图

z,/

S=8s»__________/

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