【《短路电流的基本理论基础综述》2500字】

短路电流的基本理论基础综述目录TOC\o"1-3"\h\u9141短路电流的基本理论基础综述 1190491.1短路的概念及类型 1234591.2短路的起因 4205871.3短路的危害 539361.4限制短路电流的措施 6为了更好地理解短路电流及其计算方法，本章节首先梳理短路电流的基本理论，介绍了短路的起因和限制短路电流的措施，短路的类型和产生的后果；同时探讨了短路电流所产生的危害。1.1短路的概念及类型短路是指两个或多个导体部分之间不正确的导电通路，使得这些导体之间的电位差近似于或等于零。在三相交流系统中可能发生的短路故障有以下四类，分别为三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路，如图3-1所示。大多数情况下，三相短路电流最大，但当短路故障发生在中性点接地的变压器旁时，其单相短路电流可能大于三相短路电流；当短路故障位于在发电机旁时，其两相短路电流有时会大于三相短路电流。图3-1短路类型及短路电流（a）三相短路；（b）两相短路；（c）两相接地短路；（d）单相接地短路注：图中箭头方向为随意指定的电流流向。Fig.3-SEQFig.2-\*ARABIC1Short-circuittypeandshort-circuitcurrent(a)Three-phaseshortcircuit;(b)Two-phaseshortcircuit;(c)Two-phasegroundshortcircuit;(d)Single-phasegroundshortcircuitNote:Thedirectionofthearrowinthefigureisanyselectedcurrentflowdirection.三相短路又被称为三相对称短路，因为系统各相在发生短路时仍处于对称状态；而其他三种类型的短路会使系统各相处于非对称状态，因此也称为非对称短路。在中性点接地的供电系统中，以上四种短路故障类型都会出现，但最常见的是单相短路，其发生概率接近90%。而中性点不接地的供电系统中，所发生的故障主要为相间短路故障，同时发生单相短路时线电压不会变化，系统仍可短时继续运行，因此该短路类型又被称为“轻短路”。由于在四种短路类型中，通常三相短路产生的电流值最大，破坏性也最强，因此本文仅以三相短路电流计算为主要研究对象，对于其它三种短路类型的计算不做过多描述。短路过程中短路电流的变化情况取决于短路点至电源端的距离以及系统电源容量，近端短路和远端短路时的短路电流波形如图3-2所示。当以系统电源容量为基准的电路计算电抗大于3时，该短路即认为是远端短路。预期短路电流由不衰减的交流分量和初始值为A之后衰减至零的直流分量所构成，并且预期短路电流的对称交流分量在过程中维持不变。远端短路对称短路电流初始值Ik"和稳态短路电流有效值图3-2短路电流波形图（a）远端短路情况的短路电流波形图；（b）近端短路情况的短路电流波形图Ik"—对称短路电流初始值；ipidcFig.3-2Short-circuitcurrentwaveform(a)Waveformwhenshort-circuitedatthefarend;(b)Waveformwhenshort-circuitedatthenearend；Ik"—Initialvalueofthesymmetricalshort-circuitcurrent；ipidc在工程计算中，近端短路是指有一台或多台同步电机供给短路点的短路电流初始值大于该发电机额定电流的2倍；或异步电动机至短路点的反馈电流大于该点短路电流初始值的5%。预期短路电流由初始值A之后衰减至零的直流分量和幅值衰减的交流分量构成。通常可认为近端短路的稳态短路电流有效值Ik小于对称短路电流初始值I在实际应用过程中，尤其需要关注的是短路电流对称交流分量与短路电流峰值Ip。短路电流峰值I1.2短路的起因电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏是短路发生的主要因素，其具体原因为以下几点：电气设备损坏。如因电线使用时间过长或烈日照射过久而造成绝缘材料的老化；运行过程中绝缘层的磨耗等[7]。（2）人为事故。如安装、维护或不正确操作致使设备损坏而导致的短路等；维护人员带负荷拉闸、设备检修后没有拔除接地线就加电压等误操作而引起的短路故障[8]。（3）气象条件恶劣。例如由闪电引起的的闪络放电或避雷器动作；架空线由于强风或导线覆冰引起杆体的倾倒，因大雪掩埋导线而导致线路断裂等。（4）其他。如挖电缆沟时损伤电缆；禽兽跨接在架空线路裸露的载流部分上等。1.3短路的危害短路故障发生情况下，电力系统的总阻抗会明显变小，短路点和附近各支路的电流则会随之增涨数十倍，同时系统电压会随之下降，离短路点越近则电压下降越多，其中三相短路时情况最为严重，短路点的电压可以降至零。因此经常会导致各式各样的危害：（1）引起元件发热短路电流通经导体时产生巨大的热量，致使导体急速升温，流经的时间虽然非常短，但非常容易引起元件产生超出允许范围内的发热，从而导致损坏。（2）损坏电气设备短路发生时系统电压会忽然降低，这将严重影响用户的用电质量。一方面电压下降会对照明负荷造成影响，比如引起灯具忽然变暗，或使某些气体放电灯具瞬时熄灭等，亦或使灯具寿命缩短。另一方面电压大幅降低会导致异步电机转速下降，严重时可导致停转，甚至造成设备损坏、报废等严重后果。其次，骤然增加数倍的电流会在导体间产生巨大的电动力，如果电动力太大或设备构造不牢固，就会导致电气设备的外观变形甚至损坏[9]。（3）干扰弱电系统不对称短路情况下所产生的电流磁效应将导致附近电路内产生感应电动势，强电磁场会干扰相邻的通信及控制系统，例如港区通信系统、视频监控系统、自控系统等[10]。（4）破坏电力系统短路故障有时会造成大面积的停电，致使地方经济承受重大的损失。大型短路故障甚至会造成电力系统稳定性遭到破坏，使并列运作的各个发电厂解列，导致整个电力系统瘫痪，最终造成区域性电力供给中断的严重结果。另外，不对称短路故障下有时会出现非故障相电压超过额定值的情况，导致电力系统出现大面积“工频电压上升”的过电压现象。1.4限制短路电流的措施短路电流的不断增大将会破坏电网的安全运作，因此有必要采取措施以限制短路电流，目前常用的限制措施有以下几种[11,12]：（一）电力系统可采取的限流措施（1）提高电力系统的电压等级。（2）加强电力系统主网关联的同时将次级电网解环运行。（3）合理增大系统的零序阻抗，如使用不含第三绕组或第三绕组为Y接线的全星形自耦变压器，减少变压器的接地点等。（4）采用直流输电。（二）变电所及发电厂可采用的限流措施（1）发电厂中，