配网短路分析及短路电流计算方法综述

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1、配网短路分析及短路电流计算方法综述配网短路分析及短路电流计算方法综述吴佳(浙江省平湖市供电局,浙江平湖314200)摘要:在发电厂,变电所以及整个电力系统的设计和运行工作中必须进行短路电流计算.在保护自动整定和设置中,由短路计算得到的最大,最小故障电流用于确保保护设备能够保护整个保护区域,并且能够在指定时间内切除故障.文章对配电网络短路故障的种类,形成原因及产生后果进行了分析,并研究总结了各种配电网短路电流计算方法的原理及其优缺点和适用性.关键词:配电网;短路电流计算;不对称~-ffn电力系统;补偿原理;叠加定理;互易定理;应用分割论中图分类号:TM713文献标识码:A文章编号:10

2、09—2374(2011)10—0104-04一,概述电力系统有两种基本的运行状态,即稳态与暂态.电力系统稳态运行时,发电厂中原动机的输入功率同输出功率相平衡,系统的频率和电压都是稳定的.然而,这种运动中的稳态,并不是绝对不变的.当系统受到某种干扰时,上述功率的平衡即被打破,运动状态也将随之而变.由于系统中包含有许多惯性元件,运动状态的变化不能瞬时完成,而必须经历一个过渡状态,这种过渡状态称为暂态[1][2].由于实际的干扰总是有大有小,因此电力系统在经受干扰以后,其过渡的结局便有两种可能性:一种情况是,系统从原来的稳态过渡到另一种新的稳态,其运行参数(电压和频率)相对于正常值的偏差

3、能够保持在一定的允许范围内,系统仍能正常工作,正常运行中的电力系统,实际上就是经常处于这种较小的变动的过程中.另一种情况是,当电力系统发生各种故障的时候,系统的运行将经历剧烈的变化,所趋于的状态,或者使其运行参数大大偏离正常值,以致电能质量严重变坏:或者更为严重,导致电力系统对用户的正常供电局部地甚至全部地遭到破坏,如不采取特别措施,系统就很难恢复正常运行,这就是电力系统运行的事故状态.这种状态的出现,将给工农业生产,国防建设以及人们的生活带来严重的恶果.电力系统可能发生的故障类型比较多,常见的,对电力系统危害比较严重的有:短路,断相以及各种复杂故障等.而短路故障则是电力系统中危害最

4、严重的故障.所以说,短路故障分析是电力系统分析的重要组成部分,是电力系统三种基本计算之一,在电力系统设计和运行的许多工作中都必须有短路电流计算的结果作为依据.因此,短路电流计算在电力系统分析中占有重要的地位.短路是指电力系统正常运行情况以外的一切相与相之间或相与地之间的"短接".在电力系统正常运行时,除中性点外,相与相或相与地之间是绝缘的.如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路,我们就称电力系统发生了短路故障[2][3].电力系统短路的类型主要有:三相短路,两相短路,104o中闭;新:岐书全业2011.04在接地系统中还有一相接地短路和两相接地短路[4].由于三相短路时各相阻抗相同

5、,三相对称,所以又称为对称故障,其余属于不对称故障.除不对称短路外,电力系统的不对称故障还有一相或两相断开的情况,称为非全相运行.在同一时刻,电力系统内仅有一处发生上述某一种类型的故障,称为简单故障.同时有两处或两处以上发生故障,或在同一处同时发生两种或两种以上类型故障,称为复故障(复杂故障)或多重故障.二,短路产生的原因及后果产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘破坏,引起绝缘破坏的主要原因有:第一,各种形式的过电压(例如遭受雷击),绝缘的自然老化,脏污,直接的机械损伤等.绝缘的破坏在大多数情况下是由于没有及时发现和消除设备中的缺陷以及设计,安装和运行维护不良所致.第二,人为事

6、故,例如运行人员带负荷拉刀闸或者线路检修后未拆除地线就加上电压等误操作.第三,恶劣的气象条件,例如雷击造成的闪络放电;架空线路由于大风或者导线覆冰过厚引起的倒杆断线等.第四,其他,例如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等.短路的后果具有破坏性,具体表现在以下几个方面[3]:首先,设备遭到破坏,在短路处常常发生电弧烧毁电气设备;其次,电压严重降低,对用户生产生活影响极大.短路也同时引起电网的电压降低,特别是靠近短路点处电压降得更多,结果可能导致部分或全部用户的供电遭到破坏.再次,使电力系统稳定性遭到破坏.当短路发生后并列运行的发电机组有可能解列,失去同步,稳定遭到破坏,甚至造成整个

7、电力系统崩溃和瓦解,这是短路最严重的后果.此外,不对称短路所产生的零序电流,会严重影响通信线路工作,并且损坏设备及造成人身危险.实际上,短路问题已经成为电力技术方面的基本问题之一,在发电厂以及电力系统设计和运行的许多工作中都必须有短路电流计算的结果作为依据.三,短路电流计算的主要目的短路电流计算的结果可以用于电力系统的设计和运行,包括:第一,电气主接线方案的比较和选择,或确定是否需要采取限制短路电流的措施.第二,电气设备及载流导体的动,热稳定校验和开关电器