短路电流计算及其控制措施的研究

摘 要：近年来，随着我国经济社会的不断发展，我国电力工业得到了突飞猛进的发展，电网的建设不断提速，电力系统的稳定性与可靠性得到了较大的提高。随着我国电网规模的不断扩大，在满足社会日益增长的电力需求的同时，短路电流也随之增大，影响着电力系统自身的稳定性与可靠性，成为电力系统的重要隐患，因此对短路电流进行计算并做好相应的控制措施十分必要。本文主要针对短路电流的计算及其控制措施进行了分析和研究，并对其进行了简要的阐述。

关键词：短路电流；计算；控制措施

0 引言

改革开放以来，我国经济社会取得了较快的发展，社会用电量也随之快速增长，在电力系统容量不断增长的同时，短路容量与短路电流问题愈加凸显，严重威胁着电力系统的稳定性与可靠性，因此对系统短路电流进行计算并做好相关控制措施至关重要。本文主要对短路电流计算及其控制措施进行简要的分析和阐述。

1 短路电流的简介

短路故障是电力系统中十分常见的故障类型，通常情况下线路绝缘被破坏、树枝及悬挂物等是造成短路的主要原因。单相接地短路是最常见的短路故障，两相与三相短路的发生概率相对较低，但两相与三相短路由于短路电流更大，对系统的危害却更高。

由于短路时流过的电流通常是正常电流的几倍甚至几十倍，因此会产生大量的热，破坏线路设备的绝缘，甚至使设备发生变形；另外过大的短路电流会导致电压降过高，使系统的电压水平降低，影响系统中的电动机的正常运行；不对称短路故障还会产生较大的不平衡电流，影响系统的稳定性。

2 短路电流的计算

短路故障作为电力系统的常见故障，发生频率较高，为了保证在短路时短路电流不会对系统的正常运行造成影响，因此需要对系统的短路电流进行计算。

对于110kv以下的中低压网络，其短路计算一般分为三相短路计算以及单相短路计算，通常情况下，三相短路电流要大于单相短路电流，对系统的影响也最大，因此本文只对三相短路电流的计算进行分析和简介。

（一）电气元件参数的计算

在计算110kv及以下的中低压网络的短路电流时，首先要对网络中的电气元件进行计算，通常情况下，为了计算简便，将各电器元件的参数都归算到低压0.4kv下，然后根据线路连接方式和短路点求出短路总电阻与总电抗。

（1）高压侧阻抗的折算

为了保证在折算前后系统铜耗以及无功功率不变这一原则，可以利用下面公式对高压侧阻抗进行折算：

R■=■R■，X■=■X■

（2）变压器阻抗的计算

对于系统中的变压器参数，可以利用如下公式进行计算：

R■=■U■■，X■=■

（二）三相短路电流的计算

计算完短路阻抗后，利用计算得到的阻抗值以及电源电压值用如下公式进行计算：

I■=I■=I■=■

式中： Up--电源电压平均值；R，X--折算到电源电压侧的阻抗值；Izq--短路电流周期分量有效值；In--次暂态短路电流；I∞--短路电流稳态值。

当短路容量与系统容量相比可以忽略不计时，将电源电压视为恒定值不变，由于电压幅值不变，所以短路稳态电流I∞等于短路超瞬变电流In等于短路电流周期分量Izq。若式中电压单位取伏特，阻抗单位取毫欧，则计算得到的短路电流单位为千安。

3 短路电流的控制措施

由于短路电流是正常工作电流的几倍甚至几十倍，对电力系统有着较为严重的影响，因此需要采取相关措施，控制限制电力系统的短路电流。

（一）电力系统网络结构方面

电力系统的结构和接线方式对短路电流有着明显的影响，通过对电网结构的优化和调整，能够使系统短路电流得到有效的降低，一般来说主要采用选择电网接线方式，运用线路电抗器，运用分裂绕组变压器以及使用综合自动化装置等控制措施，改变电力系统的网络结构，降低短路电流。

对于系统中的大容量机组，宜采用变压器不接地的运行方式，以限制系统的接地短路电流，同时选用单元接线方式，避免单条母线上容量过度集中，从而有效地降低了母线上的短路电流；对于变电所，宜采用变压器分裂运行方式，以降低变压器的短路电流；对于环型供电网络，宜选择合适的断点，将环网解开分裂运行，从而可以显著降低短路电流。

（二）电力系统设备选择方面

（1）装设限流电抗器

在电力系统的线路中装设限流电抗器是一种有效的控制电缆中短路电流的措施，其能够在系统发生短路故障时，对电流进行有效的限制。限流电抗器通常装设在线路的出线端，其能在临近点短路时发生限流作用，通常其百分电流比为5%左右。

（2）选用特殊变压器

除装设限流电抗器外，还可以利用大阻抗变压器来限制低压侧的短路电流，另外为了限制短路电流，还应尽量避免自耦变压器作为系统联络变压器使用。

4 结束语

随着我国经济社会的不断发展，我国社会用电量必将不断增长，随着我国电网规模的不断扩大，短路电流也将随之不断增大，一旦超出断路器的能力范围，将对电力系统的稳定性与可靠性产生巨大的威胁，因此进行电力系统短路电流的计算并做好短路电流的控制措施十分必要，对提高电力系统的稳定性与可靠性有着重要的意义。

参考文献：

[1]贺健，等.电网规划中短路电流限制措施的研究[J].中国电力交易，2009，S3：121-122.

[2]韩戈，等.各种限制电网短路电流措施的应用与发展[J].电力系统保护与控制，2010，1（3）：62.