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电力系统的短路分析原理篇一

摘要：破坏电力系统正常运行的最为常见的原因是各种类型的短路故障。它危害性极大，由此引发的其他电气故障也最多。本文简要探讨了各种类型的短路故障的原因、特点、危害、查找方法、预防措施等，对指导生产有一定的参考作用。

关键词：短路原因特点故障短路预防

概念

电力系统的短路故障，是指不同电位导电部分之间的不正常短接。由于此时故障点的阻抗变得很小，电流便会在一瞬间升高，短路点以前的电压下降，会影响到电力系统的稳定运行，严重短路甚至会造成系统瘫痪。

在正常运行时，除中性点外，相与相或者相与地之间是绝缘的。三相系统中，短路故障的基本类型为三相短路、两相短路、单相短路、单相短路接地、两相短路接地等。其中，三相短路属对称短路，其它形式的短路，均属不对称短路；在中性点直接接地的系统中，发生单相短路接地故障最为常见，大约占短路故障的65%，两相短路约占10%，两相短路接地约占20%，发生三相短路故障的可能性最小，虽然只占短路故障的5%[1]左右，却是危害系统最严重的，在实际中一定要引起我们的足够重视。

1．1 单相接地短路：是指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态，既该相线的电位与大地的电位相等，都是“零”。通俗的讲就是a相或b相或c相一相接地。

1．2 两相短路：任意两相导线，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。通俗讲指两相直接短接在一起。

1．3 两相短路接地：是指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态了。通俗讲就是a、b、c三相中的任意两相同时与大地的无电阻的直接连接。

1．4 三相短路：就是电力系统内a、b、c三相在某一点的零电阻、零电抗的直接连接。这时会产生很大的短路电流，破坏程度很大。

三相短路分三种：单相接地短路；两相之间短路；三相全部短路。发生短路的原因

产生短路的原因有很多，既有客观的，也有主观的，但是主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或者相对地绝缘被损坏。

2．1 由于设计、制造、安装、维护不当等造成的设备缺陷发展成为短路。如选择电缆截面太小或扩大生产增加负荷使电路超载、过载，长期持续下去，就可能造成绝缘老化或者绝缘的完全失效，导致短路。

2．2 假冒、伪劣电器设备的绝缘不合格也会造成短路。

2．3 气候恶劣，低温导线覆冰引起架空线倒杆断线造成短路；架空线路弧垂不一致或弧垂太大，刮大风时会引起短路；雷电冲击使架空线路的绝缘子发生闪络短路；环境温度过高、机械损伤等。

2．4 误操作引起的短路故障。工作人员违反操作规程带负荷拉刀闸，引起电弧短路；违反电业安全工作规程带电误合接地刀闸造成的短路故障。检修人员在检修低压带电开关设备时，距离带电体较近，未采取必要的安全措施防止短路造成故障。

2．5 电缆、变压器、发电机等设备中载流部分的绝缘材料在运行中损坏[1]。

2．6 动物作祟，如鸟兽跨接在裸露的载流部分；老鼠窜入高压配电室造成短路故障；老鼠咬破置于管道中的电缆绝缘等。

短路特点

电力系统发生短路故障后，电流剧增，短路电流比正常工作时的电流要大几十倍，甚至几百倍，在高压下，电流可达数千万安。因此应千方百计限制短路电流，并使短路电流持续时间尽量缩短。

3．1 短路点距离电源越进线路阻抗越小，短路电流会越来越大。

3．2 短路故障持续时间的长短，直接导致电气设备损坏的厉害程度，时间越长损坏越严重。

短路故障的危害[2]

短路故障引起的后果是破坏性的。

具体表现在以下几个方面：

4．1 当电路发生短路时，短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大的短路电流会通过设备使发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热，使导体发红，甚至溶化损坏绝缘，破坏设备。

4．2在供电系统中，强大的短路电流，特别是冲击电流，使两相邻导体之间产生巨大的电动力。一般可以计算为：

f(3)=■.im2.l/a×10一7(n)(三相短路)

f(2)=2.l/a×10一7(n)(单相短路)

由上式可见，短路电流越大，电动力越大，破坏性越强。这种电动力可能使母线变形，使母线定固件损坏，也可能使开关相邻刀片变形，开关损坏。

4．3 电力系统发生短路时，有可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统稳定，使整个系统的正常运行遭到破坏，引起大片地区的停电。这是短路故障最严重的后果。

4．4 短路产生的电弧、火花可能引发恶性事故，如火灾、电击、爆炸等。

4．5 短路故障发生后，短路点电压将降到零，短路点附近各点的电压也将明显降低，对用户工作影响很大，系统中最主要的负荷是异步电动机，它的电磁转矩同它的端电压的平方成正比，电压下降时，电磁转矩将明显降低，使电动机停转，以致造成产品报废及设备损坏等严重后果。

4．6 不对称接地短路所造成的不平衡电流，将产生零序不平衡磁通。会在邻近的平行线路内感应出很大的电动势，将会造成对通信的干扰，并危及设备和人身的安全。

短路的预防

为了保证安全可靠供电，除设计时要科学、合理以外，还应采取各种必要的安全措施，减少各类短路故障的发生。

5．1 做好短路电流的计算工作，选择正确的电气设备，使电气设备的额定电压和线路的额定电压相符。

5．2 对继电保护的整定值和熔体的额定电流要正确选择，采用速断保护装置，以便发生短路时能迅速切断短路电流，减少短路电流持续时间，把短路造成的损失降到最小。

5．3 采用电抗器。以增加系统的阻抗来限制短路电流。

5．4 变电站要安装避雷针，变压器附近和线路上要安装避雷器，减少恶劣天气中雷击造成的灾害。

5．5 始终保持线路弧垂一致并符合安全规定，保证架空线路施工质量。

5．6 对带电安装和检修电气设备的工作，工作人员一定要注意力要高度集中、防止出现错接线、误操作。

5．7 一旦发生故障，要从电力系统中把故障线路或设备切断，使其余部分可以继续运行。

5．8平时要加强管理。及时清除导电粉尘、防止导电粉尘进入电气设备；防止老鼠等小动物进入高压配电室，爬上电气设备。

5．9 保证电力系统的安全稳定运行。维护人员应严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸，带电合接地刀闸。线路施工、维护人员在距带电部位距离较近的地方工作，要采取防止短路的措施。要对线路、设备进行经常巡视检查，及时发现并处理各类缺陷。

小结

通过对电力系统短路故障的浅析，可以在实际运用中更快的了解故障的原因，做好相应的预防措施。同时也能加快对故障的维修处理，缩短短路故障运行时间，尽可能把损失降到最低，保障电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

[1]夏道止.电力系统分析[m].北京:中国电力出版社，2004.[2]刘万顺.电力系统故障分析[m].北京:中国电力出版社，2004.

电力系统的短路分析原理篇二

电力行业解决方案----电力系统需求分析

随着电力部门网络的全面改造，各变电站/所均实现无人值守，以提高生产效益。在电力调度通讯中心建立监控中心，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应, 适应现代社会的发展需要，已经提到了电力部门的发展议事日程。目前，各局都设立了运行管理值班室及调度部门，虽有对各专业的运行归口协调职能，但不能及时掌握运行状况和指挥处理运行障碍。现在对运行监视通常由各专业运行部门采用打电话来了解和判断处理故障。各种运行管理联系是松散的，再依靠原始的人工方式已不能满足通信网的发展需要。要跟上网络发展步伐，必须在健全和完善电力网络的同时建立电力遥视警戒系统。电力遥视警戒系统将变电站的视频数据和监控数据由变电站前端的设备/处理机采集编码，并将编码后的数据通过计算机网络传输到监控中心。监控中心接收编码后的视频数据和监控数据，进行监控，存储、管理。电力遥视警戒系统的实施为实现变电站/所的无人值守，从而为推动电力网的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的技术保障。

我公司开发研制的以图像监控为主、数据监控为辅的变电站遥视警戒系统正适应了电力部?quot;遥视“系统建设的需要。该系统为采用ip数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，能够实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应, 适应现代社会的发展需要。该系统对于设备运行的机械状况及规范管理有着显著作用，同时对安全防范、环境状况和对付自然灾害等有着重大意义，能起到切实提高无人/少人值守变电站的安全水平。

电力系统需求分析：

一、总体需求

变电站智能图像监控系统的功能，主要体现在以下几个方面：

1.1通过图像监控、安防（防盗）系统、消防系统、保护无人值守或少人值守变电站人员和设备的安全。

1.2通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作。

1.3通过图像监控、灯光联动、环境监控监视现场设备的运行状况，起到预警和保护的作用。1.4配合其他系统（如变电站综合自动化系统等）的工作。

二、用户主要需求规范

2.1监控对象

2.1.1变电站厂区内环境。

2.1.2主变压器外观及中性点接地刀。

2.1.3对变电站内的全部户外断路器、隔离开关和接地刀闸的合分状态给出特写画面。

2.1.4对变电站内各主要设备间的监视(包括大门、控制室、继保室、通信室、高压室、电容器室、电抗器室、低压交流室等)。

2.2系统功能

2.2.1监视和录像功能

利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监控和录像，并将被监视目标的动态图像传输到监控中心，监控中心可将控制信号发送到设在变电站的监控主机，实现各种控制。

监控中心、变电站运行维护人员通过业务台或监控主机对变电站监控范围的目标区域中设备或现场进行监视，同时在业务台或监控主机上完成对变电站摄像机的控制（左右、上下、远近景、调焦等），画面切换的控制和录像控制。

监控中心可通过系统的浏览功能查看监控中心或远程变电站的录像或图片。

2.2.2报警功能

报警类别：消防报警、防盗报警、动态检测系统实现告警录像，同时传送报警信息和相关图像至监控中心，并自动在地理区域图上或相关表格进行提示，显示报警的内容和具体位置。

系统告警时能联动相关设备，如灯光、警笛等。

当发生报警时，能把报警信息发送到指定的移动电话上。

2.2.3控制功能

被授权的网上任一操作人员能对任一摄像点进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整，进行云台的预置和控制。

应保证控制唯一性，当某个操作人员对设备进行控制时，其它同级操作人员则不能控制。

系统设计原则：

一、变电站遥视警戒系统设计原则

1.1系统充分体现了先进性、智能性、高性价比原则。

1.2可扩展性

1.2.1为了适宜未来系统扩展的要求，系统在满足现有功能的基础上预留足够的接口以便系统扩充之用。系统中控制部件（软、硬件）采用模块式结构、模组式交换矩阵、内部总线化等技术措施，可以方便灵活的进行扩充，充分保证系统在将来的适应性。

1.2.2灵活的组网方式，方便被监控变电站的增加。

1.2.3几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统，可按多级（至少三级）组网的方式，形成大规模的监控网络，高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。

1.3开放性

整个系统是一个开放系统，兼容性强，能与现有电力mis网和其他监控系统（如变电站自动化系统）互融，提供完整的维护业务平台。

1.4灵活性

1.4.1系统可以很方便进行软件升级，保证用户投资。

1.4.2可调节图像质量与带宽占用，系统采用软件编解码，可以根据用户需求调节帧数、分辨率、图像质量等。

1.4.3多种图像浏览方式，包括单画面、四画面、九画面、十六画面多种浏览方式。

1.4.4系统支持基于浏览器技术的网络浏览功能，可以方便灵活的使用。

1.5先进性

采用国际最新的mpeg-1图像压缩处理技术，图像清晰，画面质量高，占用带宽小，实时性强。

1.6实时性

视频延时小于0.5s。

1.7可靠性

1.7.1具有设计独到的视频流量管理功能，保证网络通畅。

1.7.2实行操作权限管理，保证统一、规范管理。

1.7.3系统具有自诊断功能。

1.7.4系统具备防雷和抗强电干扰能力，可适应变电站中强电磁工作环境。

1.7.5系统的平均无故障工作时间mtbf>50000小时。

1.8完善性

1.8.1具有强大的数据和告警的采控和处理功能。

当发生报警时，能把报警信息以短消息形式发送到指定移动电话上。

与数据监控系统的无缝结合，实现告警时灯光、警笛联动并录像。

1.8.2功能完善的录像管理体系。系统可选用手动、告警、定时录像三种录像方式；提供指定周期的滚动删除功能，有效防止存储空间耗尽。

1.8.3系统具备完善的控制功能：

系统设权限管理，对不同级别的用户给予不同的权限，有效防止越权操作。

被授权的网上任一操作人员可对任一摄像点进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整。进行云台的预置和控制。

1.8.4有专为电力系统监控设计的红外测温和门禁管理功能接口。

1.9良好的硬件平台

系统硬件平台为机架式设计，实现高度一体化、高度工程化，便于施工、安装、调试。

1.10良好的软件平台

系统的软件操作简便、模块化结构，能应用于windows等操作系统。

系统特色与主要技术手段：

1.1 整个系统是一个开放系统，兼容性强，能与现有电力mis网和其他监控系统互融，提供完整的维护业务平台。

1.2 可多级灵活组网、任意组合。

1.3 采用国际最新的mpeg-1图像压缩处理技术，图像清晰，画面质量高，占用带宽小，实时性强。

1.4 具有设计独到的视频流量管理功能和功能完善的录像管理体系。1.5 具有强大的数据和告警的采控和处理功能。

1.6 系统稳定性高，体积小，便于安装。是高度工程化的产品。1.7 有专为电力系统监控设计的红外测温和门禁管理功能接口。1.8 系统具有很强的安全性，适合电力系统的要求。

1.9 系统支持基于浏览器技术的网络浏览功能，可以方便的使用。

1.10系统设备先进，五年内不会因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早淘汰。

二、主要技术手段

2.1流媒体管理技术

对于一个基于tcp/ip网络的图像传输系统，如果仅仅满足于图像能在网络上传输，那是远远不够的。由于视频源众多，情况各异，图像监控所需的视频传输数据往往会彼此或和其他系统争用带宽。若只有一、二个视频源，情况尚可忍受；若视频源超过一定数目，需要调看图像的用户又多的话，局面就会混乱不堪。其后果就是图像质量下降、延迟、停滞，甚至造成系统瘫痪。无疑这是用户所不能接受的。

变电站遥视警戒系统采用强大的流媒体软件技术专门设计了适合变电站遥视警戒系统所使用的视频服务器软件。它的主要作用是根据网络带宽、流量和用户的请求合理地分配各个视频流数据的传输，并可以依据用户网络的实际情况采取网络多播（mutilcast）技术以降低多个用户请求同一视频流数据时的网络流量。从而保证了图像质量，有效降低了在多用户并发操作下的图像延迟和带宽占用。同时也保证了高级别用户可以及时有效地获取所需信息。并且使变电站遥视警戒系统的采用不会影响在同一网络上用户其他系统的正常运行。2.2数据采控技术

包括所有模拟信号、开关信号、电压电流的采集及设备远程控制等，相对来说，这是遥测遥控系统中比较成熟的技术。anyshow变电站遥视警戒系统的数据采控模块系统稳定，准确性高。通过网络视频服务器的485总线方式，可以很方便接入各种数据采集设备。本方案采用我公司开发生产的一体化数据采集平台，具有数字输入量，模拟输入量和数字控制量的平滑接入能力，用于采集红外、门禁等告警数据，准确率高，反应时间短，是一款高性能的数据采控产品。

2.3数据传输技术

tcp/ip网络协议是目前最流行也是最稳定的网络协议。变电站遥视警戒系统在tcp/ip网络协议之上开发了专用通讯层，针对图像数据的混合传输做了优化处理，适合多点视频和数据的并发传输，降低了系统资源的占用率。同时设计了专用文件传输协议，用于录像文件的传输。该通讯层支持多种tcp/ip协议的传输，包括tcp、udp、多播等。

2.4数据存储、处理、分析技术

为了对告警数据进行分析处理，变电站遥视警戒系统使用了microsoft公司的sql server数据库系统。并成功地实现了数据库的分布存储和访问，有效地降低了系统负担，大大提高了系统的稳定性。同时，系统支持对数据的多种查询和分析方式。

同时系统提供了各类数据库。主要有告警数据库、历史统计值数据库、实时曲线数据库、系统事件数据库。从而为整体数据的存储、处理及分析提供了强有力的依据。

系统结构组成与系统组网方式:

一、系统结构组成

1.1前端变电站数量

电力变电站遥视警戒系统不限定前端变电站/所的数量，但前端变电站/所的数量会影响整个系统的性能。变电站遥视警戒系统在前端变电站/所少于等于32个时系统性能最佳。在前端变电站/所少于等于64个时，系统性能基本不受影响。当前端变电站/所数量大于64个时，通常的做法是将这些变电站/所拆分成若干个分控中心(每个分控中心的前端变电站/所数量小于64个)。在这些分控中心之上再建立一个监控中心，从而组成一个树型网络结构。监控中心主要完成一些对分控中心的管理(包括非实时管理，如报表、统计等和实时管理即接管)。

1.2传输信道选择

目前，对于变电站遥视警戒系统通常有以下几种传输方式：

· 以太网传输方式

以太网传输方式要求各变电站（所）的光纤或微波设备提供以太网接口，以便于变电站（所）的图像、声音及数据经监控主机通过以太网接口上传至监控中心。或者要求变电站（所）已经和监控中心通过局域网相连。变电站（所）的图像、声音及数据经监控主机通过以太网经过各级路由器、交换机或hub上传至监控中心。

· 2m--以太传输方式

2m--以太传输方式要求各变电站（所）的光纤设备提供2m接口，以便于变电站（所）的图像、声音及数据经监控主机通过2m--以太网桥上传至监控中心；监控中心通过2m--以太网桥将各变电站（所）的上传的图像、声音及数据汇集到中心网络交换器上与局域网上其他机器连接，供其进行处理。

·2m模拟传输方式

2m模拟传输方式要求各变电站（所）的光纤设备提供2m接口，以便于变电站（所）的图像、及数据经2m图像编码器上传至监控中心；监控中心经2m图像解码器将各变电站（所）的图像解码到模拟监视器或电视墙上，或经过二次编码接入中心以太网。同时将各个变电站（所）的数据汇集以便集中管理。

以上几种传输方式的性能比较如下表：

1.3系统整体组网结构

变电站遥视警戒系统可按行政区域划分，采用星形拓扑三级组网结构，如图所示:

从实际的应用来看，如果所属变电站数目不多，分控中心和监控控中心不需要单独设置。也可以根据实际的需要和行政划分不设立分控中心，而以监控中心取代分控中心的作用。

电力系统的短路分析原理篇三

论电力系统三相短路的原因和防范措施

重庆中机龙桥热电有限公司 ——王超——

【摘要】电力是维持当今社会发展的主要能源之一，是人类生活当中不可缺少的重要部分，整个电力系统的稳定和发展关系到我们每一个人正常的生活次序，大则关系到整个国家长治久安，小则关系到每一个家庭。目前由于电力系统经过多年的构建和发展，同时随着电子产品的日新月异，形成了错综复杂的连接方式，电气系统重大短路事故也有了新的解释和任务。本文针对新形势下电力系统短路故障做一个分析，并制定相关对策。

【关键词】电力系统、短路、大电流、损坏

一、电力系统中短路原因的分析

导致短路发生的最终原因是承载电力的载体绝缘受到破坏，引起绝缘破坏的原因主要有：

1、电气设备绝缘材料的自然老化、污秽或机械损伤。

2、雷击引起过电压，自然灾害引起杆塔倒地或断线。

3、鸟兽跨接导线引起短路。

4、运行人员误操作（如检修后未拆除地线就合闸等）。电力系统的运行经验表明，各类短路发生的几率不同，其中单相接地发生得最多，三相短路发生得最少。根据某些系统的统计资料，在所有短路故障中，三相短路占5%，单相接地占65%，两相短路占10%，两相接地短路占20%。虽然三相短路发生的几率最小，但其产生的后果最严重，同时它又是分析不对称故障的基础，因此将重点进行研究。

二、短路对电力系统的正常运行和电气设备的危害 短路故障一旦发生，往往造成十分严重的后果，主要有：、电流急剧增大。短路时的电流要比正常工作电流大得多，严重时可达正常电流的十几倍。大型发电机出线端三相短路电流可达几万甚至十几万安培。这样大的电流将产生巨大的冲击力，使电气设备变形或损坏，同时会大量发热使设备过热而损坏。有时短路点产生的电弧可能直接烧坏设备。

2、电压大幅度下降。三相短路时，短路点的电压为零，短路点附近的电压也明显下降，这将导致用电设备无法正常工作，例如异步电动机转速下降，甚至停转。

3、可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏。电力系统发生短路后，发电机输出的电磁功率减少，而原动机输入的机械功率来不及相应减少，从而出现不平衡功率，这将导致发电机转子加速。有的发电机加速快，有的发电机加速慢，从而使得发电机相互间的角度差越来越大，这就可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定性，引起大片地区停电。

4、不对称短路时系统中将流过不平衡电流，会在邻近平行的通讯线路中感应出很高的电势和很大的电流，对通讯产生干扰，也可能对设备和人身造成危险。

5、使系统中部分地区的电压降低，给用户造成经济损失。

6、破坏系统运行的稳定性，甚至引起系统强烈振荡，造成大面积停电或使整个电力系统瓦解。

7、巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路所产生的不平衡交变磁场，会对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及控制系统产生干扰。

在以上后果中，最严重的是电力系统并列运行稳定性的破坏，整个电网呈现低电压，在低电压的情况下各运转设备电流增加，最易烧坏运行设备的线圈，导致人身和设备损坏事故的不断扩大。

三、防范短路电流的有效措施

短路电流的危害性很大，结合相关领域的专家、企业和政府部门的研究成果，总结出一些有效的短路电流防范措施，具体措施如下：

1、合理规划电网结构

合理规划电网结构是防范短路电流的一项基本措施，从电网的发展历程来看，也可以将这一历程视为不断对低电压等级进行合理分区以及不断升高电压等级的过程。在规划电网结构时，可以采取的措施是比较多的，既可以发展更高等级的电网电压，也可以在建设输电线路时，根据相应的标准合理降低网络的紧密程度；或者分片运行减压电网等，总体而言，应该根据每个地方和各个电网的实际情况进行合理的选择和应用，不能不加选择地盲目使用。

2、正确选择电网的接线方式

电网的接线方式对防范短路电流的发生具有重要的作用，正确的选择会起到有效限制短路电流的效果。接线方式的种类是比较多的，根据不同的情况有不同的选择，如当限制的是大电流接地系统中的短路电流，那么可以采用部分变压器的中心点不接地的接线方式；如果是发生的地点是在降压变电所的话，则最有效的方式是变电器低压侧分列运行，这种方法可以有效对低压和中压配电装置里的短路电流进行限制。总体原则就是要随着不同的系统、不同的场所来选择不同的接线方式。

3、大力发展直流输电

通过大力发展直流输电也可以有效防控短路电流的产生。因为通过控制换流器触发相位，能够很快地对直流输电系统进行调节，同时会自动将电流保持为定值，这样就可以起到保持直流电流平稳输送的作用，进而有效确保直流电网的正常运作。而对与交流系统来说，当使用直流输电时，由于直流电网被分为多个相互间独立的交流子系统，这样就有效避免了短路电流相互注入的发生，一旦出现短路电流就可以起到大大降低短路电流危害性的作用。

4、使用故障电流限制器

故障电流限制器是当前电力系统必备的元件之一，它在防范短路电流方面具有突出的作用，表现在以下三个方面：

（1）通常而言，随着电压的不断升高，故障电流也会越来越强，这时候也就越来越难以断开。而使用故障电流器后可以有效减轻断路器的开端负担，电路的开断就变得容易多了。

（2）故障电流限制器还可以快速地限制短路电流，这样就能够大大减轻线路的电压损耗，同时发电机的失步概率也会显著降低。另外系统电压、频率等的稳定性也会得到增强，因短路电流所引起的电网和设备事故就能够得到及时和有效的防范。

（3）由于当前绝大部分的输电线路其实际输送能力都小于稳定极限，当出现短路电流时极易受损。而在引入故障电流限制器后，它可以在短路电流达到峰值之前就起作用，使大部分电力设备的动稳定极限和热稳定极限有效降低，同时也能够相应地减小电网的极限比，从而提高了输电线路的利用率，确保线路输送的安全和稳定，并降低电网的整体投入。

5、加强变电器绕组变形的诊断工作

电网系统其实有其脆弱的一面，很多因素，如雷击、继电保护误动等因素都很有可能造成电网出现短路。而一旦出现短路故障，短路电流就会强烈冲击电网，造成变压器绕组出现局部变形的现象，很多时候直接造成了绕组的损坏，即使没有损坏，也会遗留下很多故障隐患，例如，会使得绝缘距离发生变化，并损害固体绝缘，引发局部放电。如果是因雷电过压引起的，则会因饼间击穿而产生突发性绝缘事故。另外，还是使绕组的机械性能下降，一旦接着再出现短路事故，损坏事故将无法避免。因此，当变电器绕组因短路电流的冲击而出现变形时就要及时进行诊断和抢修，避免因二次短路的出现而彻底损坏。

随着现代电气技术的飞速发展，将各类短路事故限制在萌芽状态，严格控制短路事故后果的扩大化，已不再是科技难题，通过各界人士的共同努力我相信，日后的电力系统短路故障将越来越少。

电力系统的短路分析原理篇四

课

程

设

计（论文）

课程名称

电力系统分析

题目名称

电力系统短路计算

学生学部（系）

机械电气学部电气工程系

专业班级

电气工程及其自动化班

学

号

学生姓名

指导教师

2012年x

月x日

课程设计（论文）任务书

题目名称

电力系统短路计算

学生学部（系）

机械电气学部电气工程系

专业班级

电气工程及其自动化班

姓

名

学

号

一、课程设计（论文）的内容

1、掌握比较复杂的电网进行电力系统三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。

2、给短路点处赋予平均额定电压及基准容量，求解等值网络数值并根据电力系统网络画出等值网络。

3、不对称短路时短路点故障相电流和非故障相电压的计算。

4、对称和不对称短路后任意支路故障电流和节点电压的计算。

5、书写课程设计说明书（电子版），并打印纸质版上交。

二、课程设计（论文）的要求与数据

二、课程设计（论文）应完成的工作

1、按照规范的格式，独立完成课程设计说明书的撰写；

2、完成电力系统三相短路电流、对称短路电流、不对称短路电流的计算三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。

3、完成计算的手算过程

4、运用计算机的计法。

四、课程设计（论文）进程安排

序号

设计（论文）各阶段内容

地点

起止日期

资料收集，完成电力系统三相短路电流计算

图书馆

2012.5.25-6.1

电力系统不对称短路电流计算

图书馆

6.2-6.3

课程设计说明书撰写

c8-323

6.12-6.18

课程设计上交

1-110

五、应收集的资料及主要参考文献

[1]

科技创新报导[j]．武昌:华中科技大学出版社,2010年第9期

[2]

何仰赞．电力系统分析题解[m]．武汉:华中科技大学出版社2008.7

[3]

蒋春敏.电力系统结构与分析计算[m].北京:中国水利水电出版社,2011.2

[4]

戈东方.电力工程电气设计手册[m].北京:中国电力出版社,1998.12

[5]

李梅兰、卢文鹏.电力系统分析

[m]

北京:中国电力出版社,2010.12．

发出任务书日期：

2012

年

x

月

x

日

指导教师签名：

计划完成日期：

2012

年

x

月

x

日

教学单位责任人签章：

电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大计算之一，分析与计算三相短路故障的参数更为重要。设计示例是通过两种不同的方法进行分析与计算三相短路故障的各参数，进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据。

一、基础资料

1．电力系统简单结构图

电力系统简单结构图如图1所示。

2．电力系统参数

如图1所示的系统中k（3）点发生三相短路故障，分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。

（1）发电机参数如下：

发电机g1：额定的有功功率110mw，额定电压=10.5kv；次暂态电抗标幺值=0.264，功率因数=0.85。

发电机g2：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25mw；额定电压un=10.5kv；次暂态电抗标幺值=0.130；额定功率因数=0.80。

（2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。

变压器t1：型号sf7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，变压器额定容量10mv·a，一次电压110kv，短路损耗59kw，空载损耗16.5kw，阻抗电压百分值uk%=10.5，空载电流百分值i0%=1.0。

变压器t2：型号sfl7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，变压器额定容量31.5mv·a，一次电压110kv，短路损耗148kw，空载损耗38.5kw，阻抗电压百分值uk%=10.5，空载电流百分值i0%=0.8。

变压器t3：型号sfl7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，变压器额定容量16mv·a，一次电压110kv，短路损耗86kw，空载损耗23.5kw，阻抗电压百分值uk%=10.5，空载电流百分值i0%=0.9。

（3）线路参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。

线路1：钢芯铝绞线lgj-120，截面积120㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗x0（1）=0.408ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.79×10﹣6s／㎞。

对下标的说明

x0(1)=x单位长度（正序）；x0（2）=x单位长度（负序）。

线路2：钢芯铝绞线lgj-150，截面积150㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗x0（1）=0.401ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.85×10﹣6s／㎞。

线路3：钢芯铝绞线lgj-185，截面积185㎜2，长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗x0（1）=0.394ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.90×10﹣6s／㎞。

（4）负载l：容量为8＋j6（mv·a），负载的电抗标幺值为；电动机为2mw，起动系数为6.5，额定功率因数为0.86。

3．参数数据

设基准容量sb=100mv·a；基准电压ub=uavkv。

（1）sb的选取是为了计算元件参数标幺值计算方便，取sb-100mv·a，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算。

（2）ub的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kv、6kv、10kv，而平均额定电压分别为115、6.3、10.5kv。平均电压uav与线路额定电压相差5%的原则，故取ub=uav。

（3）为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t等于初值（零）时的有效值。满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。

（4）为冲击电流，即为短路电流的最大瞬时值（满足产生最大短路电流的三个条件及时间=0.01s）。一般取冲击电流=××=2.55。

（5）为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数和短路故障的时刻。其范围为1≤≤2，高压网络一般冲击系数=1.8。

二、电抗标幺值定义

（1）发电机电抗标幺值

公式①

式中

——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的；

——已设定的基准容量（基值功率），；

——发电机的额定有功功率，mw

——发电机额定有功功率因数。

（2）负载电抗标幺值

公式②

式中

u——元件所在网络的电压标幺值；

——负载容量标幺值；

——负载无功功率标幺值。

（3）变压器电抗标幺值

公式③

变压器中主要指电抗，因其电抗，即可忽略，由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为

公式④

式中

%——变压器阻抗电压百分数；

——基准容量，mva、——变压器铭牌参数给定额定容量，mva、额定电压，kv；

——基准电压取平均电压，kv。

（4）线路电抗标幺值

公式⑤

式中

——线路单位长度电抗；

——线路长度，km；

——基准容量，mva；

——输电线路额定平均电压，基准电压，kv。

输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗，故0。由于不做特殊说明，故电导、电纳一般不计，故而只求电抗标幺值。

（5）电动机电抗标幺值（近似值）

cos

公式⑥

式中

——设定的基准容量，mva；

——电动机额定的有功功率，mw；

cos——电动机额定有功功率因数。

三、短路次暂态电流（功率）标幺值计算

（1）短路次暂态电流标幺值（）

（取）

（ka）

公式⑦基准容量；基准电压(kv)。

（2）冲击电流（）的计算

（ka）

公式⑧

（3）短路容量的计算

（）

公式⑨

四、各元件电抗标幺值

1.电力系统等值电路如图2

2.各元件电抗标幺值的计算

设基准容量；

基准电压。

（1）发电机电抗标幺值由公式①得

;

（2）变压器电抗值标幺值由公式③得

；；

（3）线路电抗标幺值由公式④得

；；

（4）负载电抗标幺值由公式②得

（5）电动机电抗标幺值由公式⑥得

3.等值简化电路图

（1）

等值电路简化过程如图2和图3所示。

（2）

考虑电动机的影响后，短路点的等值电抗为五、三相短路电流及短路功率

短路次暂态电流标幺值

短路次暂态电流有名值

冲击电流

短路功率

六、y矩阵形成于计算

计算机编程计算中，考虑了对地电容标幺值和变压器实际变比标幺值。

(1)

导纳矩阵等值电路如图4所示，节点数为⑥，电抗标幺值参考图2。

(2)导纳计算公式为：

公式⑩

式中

（3）变压器变比的定义

式中

变压器变比标幺值

（4）y矩阵的形成。

对地电纳

y=

短路点的电抗标幺值为

短路点次暂态短路电流为

短路点次暂态短路电流有名值为(ka)

短路点冲击电流为(ka)

短路点短路功率为(mva)

两种算法的次暂态短路电流比较误差为δi=10.08-9.22=0.86(ka)

七、结论

1．解析法

短路点的电抗标幺值为

短路点的次暂态短路电流为

2.y矩阵

短路点的电抗标幺值为

短路点的导纳标幺值为

短路点的次暂态短路电流为

3.优缺点

（1）解析法误差大，每一短路处需要逐一分析与计算。

（2）y矩阵计算时考虑对地电容，变压器实际变比，则误差小；y矩阵对角元素将各节点的等值短路电抗（阻抗）均求出；使分析其他点的短路故障提供了更容易更直观的参数值；y矩阵程序通用性强等特点。

（3）两种分析与计算三相短路故障的各参数结果如图5

心

得

体

会

通过这次课程设计,我发现自己有很多不足的地方,如基础知识掌握不牢固,很多知识点都忘记了,计算速度慢及准确性低,分析问题能力不够全面等等。同时，在设计的过程中遇到很多问题，如怎样使用word的工具,计算公式输入，画图等。明白了有些东西看起来很简单，但一旦做起来却需要很多心思，要注意到很多细节问题。要做到能好好理解课本的内容，一定要认认真真做一次计算。因此，完成课程设计使我对课本的内容加深了理解。总体来说，这次的课程设计不单在专业基础方面反映了我的学习还要加倍努力，还在对一些软件的应用需要加强。

由于一开始找的网络是开路的，列不出导纳矩阵，所以再找了一个环形网络作补充。但对c语言编程的计算机计法有待探究，只是基本上明白程序过程，还不能明白的彻底。随着科技发展及计算机计法的方便，简单，我将认真学好这种方法，以便以后工作的需要。

总体而言，这次的课程设计对我们运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的考察，使我们更清楚地知道不足之出，从而提高我们。

学生签名：

2012年x

月

x

日

教

师

评

语

****年**月**日

成绩

及

签

名

指导教师签名：

****年**月**日

电力系统的短路分析原理篇五

电力系统的短路分析

短路是电力系统的严重故障。所谓短路，其内容是指一切不正常的相与相或相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路的情况。

一、短路的原因

产生短路的原因很多，其主要原因如下：

1、元件损坏，如绝缘材料自然老化等。

2、气象条件恶化，如雷击等。

3、人为事故，如运行人员带负荷拉闸等。（发生概率较高）

4、其他，如工程建设时挖沟损伤电缆等。

二、短路的类型

在三相系统中，可能发生的短路有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等四种。三相短路也称对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都是不对称短路。

注：

1、单相接地短路发生的几率达65%左右。

2、短路故障大多数发生在架空输电线路。

3、电力系统中在不同地点发生短路，称为多重短路。

三、短路的后果 短路的主要后果如下：

1、短路故障使短路点附近支路出现比正常电流大许多倍的短路电流，产生较大的电动效应和热效应，破坏设备。（此为最常见）

2、短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。

3、短路会使并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定，造成系统的解列，出现大面积停电。

4、不对称短路对附近通信线路和无线电波会产生电磁干扰。

四、电力系统降低短路故障的发生概率采取的措施

1、采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。

2、通过采用继电保护装置，迅速作用于切除故障设备，保证无故障部分的安全运行。

3、架空线路普遍采用自动重合闸装置，发生短路时断路器迅速跳闸，经一定时间（0.4-1s）断路器自动合闸。

4、线路上的电抗器，通常也是为限制短路电流而装设的。

五、短路电流计算的目的

为确保设备在短路情况下不至于被破坏，减轻短路后果和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。在电力系统和电器设备的设计和运行中，短路计算也是解决一系列技术问题不可缺少的基本计算。

计算短路电流的具体目的如下：

1、选择有足够机械稳定和热稳定的电器设备。

2、合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。

3、设计和选择发电厂和电力系统主接线。

4、进行电力系统暂态稳定计算，分析短路对用户的影响。

5、确定输电线路对通信的影响。

为了方便计算，在高压系统中采用标幺值的计算方法。

标幺值是某些电气量的实际有名值与所选的同单位规定值之比，即 标幺值=实际有名值/同单位规定值