電力系統(tǒng)短路電流水平

(1)造成電力網(wǎng)中的斷路器、隔離開關(guān).電流互感器、母線及支持構(gòu)架大型化和大量更換。建設(shè)費用大大增加。特別是開關(guān)設(shè)備循要經(jīng)常大批更換，安裝更大容量的設(shè)備，有的甚至引起發(fā)電廠電氣部分和降壓變電所的大規(guī)模改造。

(2)接地電流增大引起跨步電壓和接觸電壓增大，危及人畜生命。

(3)單相接地電流增大，對與電力線平行的通信線路、鐵路信號及無線電廣播會感應(yīng)危險的高電壓或造成嚴(yán)重的干擾。

(4)發(fā)生短路故除時會對設(shè)備造成更嚴(yán)重的損壞 。

改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)歸納如下10點：

(1)貫徹分層分區(qū)的原則是限制短路電流最有效的辦法。同時還可提高系統(tǒng)運行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。分層指按電壓等級分層，按負(fù)荷和電流的地理分布特點劃分供電區(qū)。當(dāng)高一級電壓電力網(wǎng)基本形成后，就有計劃地逐步簡化和改造其下較低電壓等級的電力網(wǎng)，選擇合適的解列點，使之解環(huán)運行。

(2)盡量避免不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)，這種環(huán)網(wǎng)不但使系統(tǒng)潮流分布不易控制、繼電保護(hù)配置困難、容易使事故擴大，也是使短路電流增大的原因之一。

(3)發(fā)電廠之間不直接相連。

(4)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的發(fā)電廠之間及其送出的幾組輸電回路之間是否相連應(yīng)進(jìn)行論證，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用不連接的方案。

(5)對大型發(fā)電廠應(yīng)研究廠內(nèi)不設(shè)高壓母線而采用發(fā)電機---變壓器---線路單元制接入附近樞紐變電所或開關(guān)站的方案。

(6)大型發(fā)電廠處于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較緊密的負(fù)荷中心，出二級電壓時。廠內(nèi)是否設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器應(yīng)進(jìn)行論證。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用不設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器的方案。

(7)合理強化受端主干網(wǎng)架，簡化非主干電網(wǎng)，220kV樞紐變電所和大型發(fā)電廠之間的聯(lián)絡(luò)線應(yīng)雙回雙線化。但樞紐變電所和發(fā)電廠附近的變電所則簡化為終端變電所。

(8)終端變電所高低壓母線正常情況時分段解列運行或者低壓母線并列運行;正常時母線井列運行，事故時先將母線分段。然后打開故障回路斷路器。

(9)裝設(shè)母線分段電抗器。

(10)在必要時可采取直流方式進(jìn)行系統(tǒng)間的互聯(lián)。

電力系統(tǒng)短路電流水平是指電力系統(tǒng)的最大三相短路或單相接地短路電流值，以次暫態(tài)電流周期分量起始有效值表示。

短路電流及其電動力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及短路時的電壓降，是選擇發(fā)電廠(或變電所)接入系統(tǒng)方案和電氣主接線方案、校驗與選擇電氣設(shè)備、接地裝置計算、選擇繼電保護(hù)配置與整定計算，以及對平行電力線路的通信信號的干擾計算等的基礎(chǔ)。其中很重要的是為各種電壓等級斷路器的選擇，研制和定型生產(chǎn)提供依據(jù)與技術(shù)條件。

確定電力系統(tǒng)短路電流水平時，既要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，又要考慮斷路器的制造水平，還要考慮與國際標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào) 。

在電力系統(tǒng)發(fā)展的初期階段，負(fù)荷水平和發(fā)電廠規(guī)模均較小，單機容量也較小，而且分布比較分散，所以當(dāng)時系統(tǒng)短路電流水平較低。由于電力工業(yè)的高速度發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量，發(fā)電廠的規(guī)模和單機容量越來越大，輸變電設(shè)備的容量也越來越大，負(fù)荷密度不斷增高，電力網(wǎng)愈益密集，電力系統(tǒng)的互聯(lián)大量增多，這些因素均導(dǎo)致電力系統(tǒng)短路電流越來越大。

正確選用電壓等級是限制系統(tǒng)短路電流的有效措施之一。

（1）在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差不大時，應(yīng)優(yōu)先采用電壓等級較高的方案。

（2）不同容墾的機組應(yīng)分別接入相適應(yīng)的電壓等級電力網(wǎng)。容量為100- 125 MW的機組一般不宜接入110 kv及以下電力網(wǎng)，容量為500MW及以上的機組不宜接入220kV及以下的電力網(wǎng)。

減少系統(tǒng)中變壓器中性點的接地點數(shù)，這樣可以減少單相接地短路電流:①低壓無電源的變電所，變壓 器中性點不接地;②大型發(fā)電廠和樞紐變電所高壓為 雙母線結(jié)構(gòu)時，經(jīng)常只保持二臺變壓器中性點接地;③聯(lián)絡(luò)變壓器少用或不用自耦變壓器，其他變電所也要 適當(dāng)控制使用;④變壓器中性點經(jīng)小電抗接地(設(shè)備絕 緣水平允許時)。

電力系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)按遠(yuǎn)景水平年計算三相短路和單相接地短路電流。選擇新增斷路器應(yīng)按設(shè)備投運后10年左右的系統(tǒng)發(fā)展水平計算，更換現(xiàn)有斷路器還應(yīng)按過渡年系統(tǒng)計算 。2100433B

（1）短路電流水平上限值的選擇決定于斷路器的開斷容量、送變電設(shè)備和設(shè)施的動、熱穩(wěn)定、對其他線路和管道的干擾及危險影響和接地網(wǎng)的接觸和跨步電壓等。短路電流水平愈高，所需費用愈大。

（2）電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)對短路電流水平有決定性影響。如果發(fā)電廠和變電所過于集中、電力網(wǎng)電壓過低、環(huán)網(wǎng)過多等都可能造成電力網(wǎng)中局部地區(qū)的短路電流水平過高。

（3）從保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和坑擾動能力考慮.系統(tǒng)必須維持一定的短路水平，即在系統(tǒng)發(fā)生擾動或故障情況下，保持系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。

（4）為了保證系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性和靈敏度。也必需保持適當(dāng)?shù)亩搪冯娏魉健Ｈ绻到y(tǒng)或發(fā)電廠(特別是多機組大容量水電廠)的運行方式和潮流變化很大，則需專門研究措施。

（5）在設(shè)計新建變電所(尤其是超高壓大容量變電所)時，對設(shè)備的選擇和設(shè)施的設(shè)計應(yīng)根據(jù)設(shè)備更換的難易、增容改造所需費用及頂期短路水平值綜合考慮。對更換和改造難度很大的設(shè)備和設(shè)施如母線、架構(gòu)、接地網(wǎng)等要按遠(yuǎn)期較高的水平來選擇和設(shè)計。

（6）在規(guī)劃系統(tǒng)預(yù)期的短路電流水平目標(biāo)值時。必須考慮對已有變電所各項設(shè)備和設(shè)施的影響。因為對現(xiàn)有變電所某些設(shè)備和設(shè)施的更換或改造不僅投資很大，而且由于運行條件限制往往是非常困難的，同時對規(guī)劃而言，也是一個重要問題。

（7）雖然從開關(guān)設(shè)備來著，制造廠已可提供開斷容量高達(dá)80-100 kA的高壓大容量設(shè)備，但價格很高，而且變電所其他設(shè)備的費用也將隨之增大很多，并將影響現(xiàn)有變電所的設(shè)備，因此要加以合理限制。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，在不同發(fā)展階段，由于電力網(wǎng)功能的變化。使得短路電流水平及配合措施也將不同。

（1）在電力系統(tǒng)的發(fā)展初級階段，即開始建設(shè)某一級電壓電力網(wǎng)時，短路電流水平一般不大，開關(guān)設(shè)備和變電所設(shè)施對電流的開斷能力和動、熱穩(wěn)定水平均大大超過該級電壓電力網(wǎng)的短路電流水平。

（2）第二階段，即該級電壓電力網(wǎng)全面發(fā)展時，大量發(fā)電容量接至該級電壓電力網(wǎng)，在電力網(wǎng)中的某些點和核心部分短路電流水平將大幅度增加，并逐步接近開關(guān)設(shè)備的額定斷流容量。短路電流水平不配合的間題可能在少數(shù)變電所出現(xiàn)，如20世紀(jì)70年代或80年代初中國東北220 kw電力網(wǎng)曾處于這種階段，有些樞紐變電所的斷路器由于開斷容量滿足不了短路電流的要求而陸續(xù)加以更換。

（3）第三階段，更高一級電壓的輸電線路開始出現(xiàn)至形成高一級電壓電力網(wǎng)前。在這一階段原有電壓電力網(wǎng)仍是系統(tǒng)中的主要輸電網(wǎng)，但隨著高一級電壓電力網(wǎng)的發(fā)展.將逐步降低其輸電網(wǎng)的作用而逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕潆娋W(wǎng)。大容量發(fā)電廠已開始接至高一級電壓電力網(wǎng)。但由于藕合自藕變壓器的增加并可能形成不少環(huán)網(wǎng)和高低壓環(huán)網(wǎng)，原有電壓電力網(wǎng)的短路電流將大幅度增加，出現(xiàn)了嚴(yán)重的不配合間題。限制短路電流增大成為系統(tǒng)中一個緊急的問題，中國一些大區(qū)500kV系統(tǒng)中的220kV電力網(wǎng)已面臨這個問題。

（4）第四階段，即高一級電壓電力網(wǎng)己全面發(fā)展階段。此時原有一級電壓電力網(wǎng)已成為配電網(wǎng)，只接有地區(qū)性電廠和個別大容量單元機組，電力網(wǎng)分片解列運行已成為限制短路電流水平的主要手段。許多國家的110 kV電力網(wǎng)和有些國家的220 kV電力網(wǎng)已處于這個階段。

由以上電力網(wǎng)發(fā)展的階段來看.第三階段是最關(guān)鍵的，電力網(wǎng)將出現(xiàn)最大短路電流，而到第四階段短路電流水平不會再增加，還有可能下降。這已被許多國家的電力網(wǎng)發(fā)展過程所證實 。

影響短路電流水平的主要因素可歸納為如下幾點：

（1）發(fā)電廠的裝機容量及主接線方式、發(fā)電機組的單機容量以及系統(tǒng)的電壓等級。

（2）大容量發(fā)電廠及發(fā)電廠群的布局及其地理位置（距受端系統(tǒng)或負(fù)荷中心的遠(yuǎn)近）。

（3）電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)的緊密程度及不同電壓電力網(wǎng)間的藕合程度。

（4）接至樞紐變電所的發(fā)電和變電容量(特別是自藕變壓器的容量)。

（5）電力系統(tǒng)間互聯(lián)的強弱程度和互聯(lián)方式。

（6）變壓器中性點接地方式及數(shù)量(主要對單相接地短路電流)。