供电短路电流研究

2020-12-08

魅力中国 2020年5期

关键词：中性点三相接线

（黑龙江龙煤七台河矿业有限责任公司电力部，黑龙江七台河 154600）

所谓短路就是指供电系统中不等电位的点破电弧或很小的阻抗相连通。例如,供电系统中相与相之间的短路；中性点接地系统中一相或几相的接地短路；三相四线制供电系统中相线与中线的短路等。

一、短路的原因

在三相供电系统中，造成短路故障的原因很多，主要有以下几个方面：

（一）电气设备的绝缘损坏是造成短路的主要原因。电气设备年久陈旧，绝缘自然老化：绝缘瓷瓶表面污秽,使绝缘下降；绝缘受到机械性损伤等都会造成短路。

（二）供电系统受到雷电的侵袭或在切换电路时产生过电压，将电气装置绝缘薄弱处击穿，造成短路。

（三）工作人员误操作造成短路。例如，在未断开断路器之前,拉切隔离开关，形成强大的电弧,造成强光短路等。

（四）鸟兽跨越不同电位的裸露导体时，造成短路。

（五）恶劣的气候条件以及其他的意外事故也可能造成短路故障。

二、短路的类型

在三相供电系统中，短路的基本类型有：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路等。第一种短路称为对称短路，后三种短路统称为不对称短路。

三相短路时，三相短路回路中的阻抗相等，三相电压和电流仍然保持对称，属于对称短路。短路时电流增大，短路点的电压为零，电压完全降落于短路回路中，短路后电压与电流的相位差校正常时增大，接近90 °。

两相短路时，整个系统的电压、电流的对称性遭到破坏，属于不对称短路。短路后短路点相间电压为零，故障两相短路电流的大小相等而方向相反。

两相接地短路是指两相在同一地点或不同地点同时发生单相接地。在中性点直接接地系统中，单相接地属于短路，将被继电器保护装置迅速切除。因此，在不同地点同时发生两相接地短路的可能性较小，只有在雷电强烈的时期，尤其在双回路供电的情况下有可能在两点或三点同时发生接地故障。在中性点不接地系统中，发生单相接地时，其接地电流一般很小，常允许工作0.5--2h。在此期间，由于其他两相对地电压的升高，容易击穿绝缘，造成另一相也接地而形成两相接地短路。两相接地短路后的情况与前述的两相短路的情况基本一样。

单相短路只发生在中性点直接接地系统中，又称单相接地短路。短路时，非故障相无短路电流，短路后故障相电压下降，电压和电流的对称关系均受到破坏,属于不对称短路。

除了上述短路外,对变压器和电动机等电气设备还有可能发生一相绕组的匝间及层间短路。根据运行经验统计，在三相供电系统中最为常见的是单相接地短路。三相短路在短路故障中占的比例最小，但三相短路电流值最大，造成的危害也最严重。因此，在选择电气设备时，常以三相短路参数作为计算依据，因而以此验算电气设备的能力。此外，三相短路状态的分析是其他不对称短路的基础,所以本章主要讨论三相短路电流的特点和计算方法。

三、短路的危害

供电系统发生短路时，由于系统中总阻抗大大减小，因而短路电流将大幅度增加。通常短路电流可达正常工作电流的几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中，短路电流可达几万甚至几十万安培。这样大的短路电流对供电系统将产生极大的危害，归纳起来其危害有以下几种：

（一）强大的短路电流所产生的电动力作用和热作用、使故障设备及短路回路中的其他设备遭到破坏；

（二）短路时电网电压突然下降，会影响其他电气设备的正常运行或被迫中断；

（三）严重的短路会影响整个电力系统的稳定性，使各电厂并列运行的发电机组失去同步；

（四）短路会造成大范围停电，而且越靠近电源,短路引起的停电范围越大，还可能使整个电力系统运行解裂，给国民经济造成严重损失；

（五）不对称短路的不平衡电流，在周围空间将产生很大的交变磁场，在邻近的通讯线路内产生感应电势,干找附近的通讯线路和自动控制装置的正常工作，也可能危及人身安全。

由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素。同时，还需进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能的最大短路电流之时不致损坏。另一方面，一旦发生短路，应能迅速、准确地把故障线路和设备从电网中切除,尽量减少短路所造成的危害和损失。