电力系统短路故障论文

电力系统短路故障论文（精选8篇）

电力系统短路故障论文 篇1

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.Im2.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：

电力系统短路故障论文 篇2

目前,国内低压供配电网中所采用的断路器,其短路保护原理主要是利用短路电流所产生的电磁力或者热效应使断路器保护跳闸,存在响应速度较慢的缺点,在某些场合已经不能满足现代电力系统的发展需求。

随着计算机和数字信号处理技术的飞速发展,基于微控制器的断路器智能脱扣器迅速成为研究热点[1,2,3]。此类智能脱扣器虽然采用了现代数字检测和处理技术,但其检测原理依然主要是利用检测电流幅值来判定短路故障是否发生。此外,由于短路电流中不仅存在快速衰减的非周期分量,而且动态变化范围大,加之检测环节存在互感器磁饱和等多种因素的影响,直接对短路电流的幅值进行准确检测十分困难,因此此类方法通常要求短路电流远大于额定值时才能准确地做出短路故障判断。由于受到线路阻抗、短路初始状态的影响,短路故障初期的电流上升速度可能较慢,达到判断阈值需要较长的时间。因此,此类检测方法速度较慢。

对于三相三线不接地的电力系统,在发生单相接地故障时,系统的线电压仍然保持对称,故障电流也较小,系统仍可以运行较长时间。而当发生两相短路和三相短路故障时,电流短路电流通常很大,此时需要尽快切除故障支路。因此对于严重危害电网的安全运行的短路故障而言,需要快速的故障检测方案。

对于三相三线不接地小容量电网、尤其是舰船电网,由于电网的线缆长度短,线路阻抗低,发生恶性短路故障时电压跌落、电流增大的特征明显。利用这一特征状态,本文提出了一种通过同时实时检测电网电压和功率的异常变化来检测电网中短路故障的快速检测方案。该方案通过对两个判据进行综合判断,其检测响应速度将快于传统单一的电流检测法。

1 电压快速检测算法

在交流电压幅值检测算法上,常用的方法有:周期积分法、快速FFT算法、d/q算法等。周期积分法和快速FFT算法至少需要半周波的有效信息[4],d/q算法一般更适用于三相对称系统,而对于单相系统或者三相系统的非三相同时短路故障,通常不能直接运用[5]。

为考虑一般性,对任意交流信号u(t)=Usin(ωt+θ),在采样频率为ωs下的连续三次数字采样信号为:

根据式(1)~(3)可推导:

通过式(2)和式(4)可得:

式(5)中,N为一个工频周波内的采样次数。

由式(5)可以看到,对于任意正弦信号只需要三点连续的数字采样信号就可以计算出信号的峰值,进而得到信号的幅值。该算法简单快速、适应面广。由于实际电压波形中往往有大量谐波成分存在,以及算法本身会放大高频噪声,因此该算法的计算结果在实际使用中需要数字滤波器进行滤波处理。

2 功率快速检测算法

根据传统功率理论,功率是系统单位时间内的做功量,是一个平均值概念,因此即使通过快速FFT计算也需要一个周波才能得到功率信息,这样的检测速度不能满足某些特殊领域内快速检测和快速保护的要求。

1983年,日本学者Akagi提出了瞬时无功功率理论[6],该理论有效解决了在三相系统中当电压及电流不对称或畸变时的三相瞬时有功功率及无功功率的计算问题。

在一个三相系统中,可以将各相电压和电流从三相abc系统通过数学变换转换到αβ系统。

式中:uα、uβ和iα、iβ分别是电压矢量u和电流矢量i在α轴和β轴上的投影。在α-β平面上,系统总的瞬时有功功率为:

将式(7)代入,可得

对于三相无中线系统,由于ua+ub+uc=0,ia+ib+ic=0,式(9)可进一步化简为:

文献[7]将传统功率理论的有功功率和无功功率推广到瞬时值概念,建立了三相电路瞬时无功理论与传统理论的统一数学描述,说明瞬时功率理论与传统功率理论实际上是内在统一的。

对于舰船电网和许多处于系统末端的低压电网而言,由于电网规模通常较小,电缆的阻抗值也较小,当系统中出现直接金属短路故障时,短路状态下测量点的电压幅值可能会降到几乎为0。如果直接用当前电流和当前电压通过式(10)来计算功率,可能会造成计算结果接近于0,从而失去判断意义。

本方案在进行功率检测时,所用的电流值是当前的采样值,而电压值则是上一个周波对应时刻的电压采样值。这样计算出的功率虽然是虚拟的,但当电网正常运行时,电网电压周期性的重复,上一周波的电压与当前周波的电压基本一致,计算的“虚拟功率”与实际功率基本相同;而当短路故障发生时,由于算法中所用的电压值并不会立即发生变化,而只有电流值发生变化,此时虚拟功率的变化情况则完全对应着短路电流的变化,因此可以用检测功率代替检测电流来判断短路故障是否发生。

通过上述处理后,对于一个工频周波采用样点数为N的数字采样系统,在第k拍采样过程中,式(10)对应的数字表达式为:

3 数字滤波算法

常见的数字滤波器可分为FIR和IIR滤波器。IIR滤波器的离散形式一般表达为进所需的频率特性，可以用 较低的阶数来获得高的选频特性。在高采样率和高 阶数下，IIR 的系数容易出现接近于 0 的小数，在 用定点 DSP 实现时量化误差、舍入误差都会对其性 能 造 成 一 定 的 影 响 。 FIR 的 离 散 形 式 为 特性。FIR 滤波器结构形式简单，没有反 馈递归环节，对高频成分的衰减速度快。虽然 FIR 滤波器通常需要更多的存储单元，但对于现代数字 信号处理器而言，一般具有足够的存储空间。 比的有理分式形式来逼进所需的频率特性，可以用 较低的阶数来获得高的选频特性。在高采样率和高 阶数下，IIR 的系数容易出现接近于 0 的小数，在 用定点 DSP 实现时量化误差、舍入误差都会对其性 能 造 成 一 定 的 影 响 。 FIR 的 离 散 形 式 为 1 0 ( ) N k k k H z a Z − − = = ∑ ，它采用 Z-1的多项式来逼近要 求的频率特性。FIR 滤波器结构形式简单，没有反 馈递归环节，对高频成分的衰减速度快。虽然 FIR 滤波器通常需要更多的存储单元，但对于现代数字 信号处理器而言，一般具有足够的存储空间。

对功率和电压的快速算法均采用属于FIR滤波器的8点滑窗平均滤波法,其数字表达式如式(12)所示。

该滤波算法结构形式简单,不含有小数项系数,整个计算过程仅通过数组求和和移位就可完成,便于定点DSP的实现。该滤波器的波特图如图1所示,滤波器的低通带宽约为170 Hz,在350 Hz时已可提供约-20 d B的衰减,其衰减速度快于常规的二阶BUTTERWORTH IIR滤波器。

4 算法仿真研究

利用数学仿真软件Maltab对上述快速检测算法的性能进行分析,仿真模型如图2所示,为和试验过程保持一致,采用定步长仿真,仿真步长取位1/3000 s。

4.1 突加10 k W有功功率

在仿真时间0.1 s时突加10 k W阻性负载,由图3可见,快速检测算法2.5 ms后已经能够准确地计算出功率的变化。

4.2 380 V电压幅值突降30%

在仿真时间0.1 s时电压幅值突降30%,由图4可见,快速检测算法在3 ms后便检测出电压幅值从380 V降低为266 V。

4.3 快速检测算法适应性分析

对图2所示的仿真模型,考虑实际电网中电参数可能出现的变化情况,仿真研究了电压频率出现±5%波动、电网电压THD恶化到5%两种情况下,快速检测算法的计算偏差和适应性。仿真结果分别见表1和表2所示。

由表1和表2的结果可见,快速检测算法对电网品质的波动变化情况有较好的适应性。

相对于短路状态下电压和功率的巨大变化,快速算法的偏差值不会对检测判断的准确性产生较大影响,并且偏差值不会随着时间累积,只要适当的加强软件滤波算法就能降低最大偏差。

5 试验结果

基于本文所提出的快速检测方案,研制了一台短路故障快速检测装置,并利用我所的电力系统动态模拟试验室完成相关试验研究。短路故障检测装置采用TI公司数字信号处理器TMS320F2407A做为主控芯片,配合12位的A/D芯片AD7864以及通用电压电流互感器DVDI-01组成数字检测系统。DSP芯片TMS320F2407A具有40MIPS的高速运算能力,能实现数据快速运算和实时处理,其软件算法的流程图如图5所示。为了保证实时检测和同步测量的要求,采样和故障检测过程均在周期中断中完成,周期中断频率为3 k Hz。

图6和图7为快速检测三相和相间短路故障的试验结果,Uab、Ubc、Uca分别为三相线电压波形,Ia为A相电流,曲线S为本装置检测到短路故障后发出的保护信号。短路电流的峰值较大,超出了记录范围,因而电流波形出现了一定的削顶现象。保护信号S为12 V的直流电平信号,为了能够和电压电流波形在同一窗口内清晰地观察,在记录时将其幅值适当放大。

由试验结果可见,不论是三相还是相间短路故障,本检测方案均可以在短路电流远未上升到峰值之前做出判断,其检测判断时间仅为2~4 ms,相比与常规的短路电流检测方案,其检测速度大大提高。

由于试验装置的电流互感器并未采用高饱和倍数的专用互感器,仅采用了常规测量用的普通电流互感器,从实验波形中也可以看到,检测到的互感器二次侧电流出现磁饱和现象。但即便如此,快速检测装置依然能够准确地判断出短路故障,体现出本方案出对检测器件具有良好的适应性。

6 结束语

针对常规断路器通过电流幅值判断短路故障、检测速度较慢的问题,本文提出了实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率,通过对电压的异常跌落和功率的异常变化进行综合判断来识别短路故障的快速检测方案。

相关仿真研究和试验结果表明,本方案能够快速、有效地检测出电力系统中短路故障,并且对电流互感器的饱和倍数没有特殊要求,具有良好的适用性。

摘要：常规断路器主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,存在检测速度较慢的缺点。利用短路故障时电压跌落、电流增大的特征,提出了一种通过实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率来判断短路故障的快速检测方案。详细说明了电压幅值和瞬时有功功率的快速计算方法,并提出了可以反应出短路电流变化的虚拟功率。在Matlab下完成了仿真研究,利用DSP芯片TMS2407A研制出试验装置并完成相关试验。仿真和试验结果证明了该方案可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适应性。

关键词：电力系统,短路故障,快速检测,短路电流,瞬时有功功率

参考文献

[1]刘俊,马志瀛,等.基于改进梯度校正法的短路电流在线实时计算[J].电工技术学报,2007,22(10):65-70.LIU Jun,MA Zhi-ying,et al.Online real-time calculation of short-circuit current based on improved gradient estimation algorithm[J].Transactions of China Electrotech-nical Society,2007,22(10):65-70.

[2]夏天伟,任继武,李海波.智能脱扣器的研究[J].电工技术杂志,2001,(4):23-25.XIA Tian-wei,REN Ji-wu,LI Hai-bo.The research of intelligent release[J].Electrotechnical Journal,2001,(4):23-25.

[3]张吉,林鹤云.基于DSP的智能化断路器及其主算法的实现[J].电气传动,2004,23(7):69-71.ZHANG Ji,LIN He-yun.Intelligent circuit breaker basedon DSP and the realization of the main algorithm[J].Electrical Transmission,2004,23(7):69-71.

[4]徐永海,肖湘宁,杨以涵,等.基于dq变换和ANN的电能质量扰动辨识[J].电力系统自动化,2001,14(1):24-27.XU Yong-hai,XIAO Xiang-ning,YANG Yi-han,et al.Power quality disturbance identification using dq conversion-based neural classifier[J].Automation of Electric Power Systems,2001,14(1):24-27.

[5]赵国亮,刘宝志,肖湘宁,等.一种无延时的改进d-q变换在动态电压扰动识别中的应用[J].电网技术,2004,23(7):69-71.ZHAO Guo-liang,LIU Bao-zhi,XIAO Xiang-ning,et al.Application of improved d-q transform without time delay in dynamic disturbance identification[J].Power System Technology,2004,23(7):69-71.

[6]Akagi N A,et al.Instantaneous reactive power components comprising switching devices without energy storage components[J].IEEE Transactions on IA,1984,20(3):625-630.

电力系统短路故障论文 篇3

关键词：短路 短路故障 短路电流危害 限制措施

中图分类号：TM7 文献标识码：A文章编号1672-3791(2012)03(c)-0000-00

1短路产生的原因和分类

所谓短路，指的是由于电力系统相与相之间或相与地之间的绝缘破坏后，形成了非正常的低阻抗通路。

短路产生的原因来自于外部和内部。外部原因：雷电、风暴、环境污染和动物进入造成的绝缘破坏，如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，大风造成架空断线或导线覆冰引起电杆倒塌，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加电压，如挖沟损伤电流，鸟兽（包括蛇，鼠等）跨接在裸露的载流部分等；内部原因：绝缘材料的老化破裂，如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路等。

按短路后的电路状态区分，短路的形式有四种：三相短路，单相接地，两相短路，两相接地短路。其中三相短路后电路保持三相对称状态，称为对称短路；其余的三种短路形式均称为不对称短路。

按短路因素的持续时间、停电后短路状态是否自动消除，将短路分为瞬时性短路和持续性短路两种。例如，因动物进入带电体间引起的短路，当动物被击落或烧毁后，短路因素消失，停电后可立即恢复供电，因此称为瞬时性短路。电气设备绝缘破坏，输电线倒杆引起的短路则是持续性短路。

2短路电流的危害

短路电流可达几十到几百千安，因此造成很大的危害。包括两个阶段的危害：短路过程中的危害和短路结束后的危害。

短路过程中的危害：短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏（短路电流大量发热，对电气设备产生热破坏，称为热稳固性破坏）；短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏（短路电流产生很大的电动力，对电气设备造成机械破坏，称为动稳固性破坏）；短路点附近电网电压严重下降，影响负荷供电，并破坏了功率送端与功率受端之间的能量传输，导致送端旋转机组减速，使电力系统两部分频率不相等，称为失步；不对称短路后三相电流不对称，产生负序电流引起旋转电动机和转子表层发热，单相接地和两相接地，还产生零序电流，对外界造成很大的干扰磁场，影响通信。

短路结束后的危害：电力系统的自动保护装置（称为继电保护）切除故障电路部分后，可能遗留下两个大问题：

1)短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，可能使电力系统各发电机组失去同步，破坏系统的稳定，存在是否能重新回到同步状态的问题，严重时可能导致系统瓦解；

2)切除故障后可能造成电力系统分成多个部分，称为电力系统“解列”，解列后的系统一般不能保证功率平衡，发电功率小于负荷功率的电网部分存在频率崩溃的危险。

电力系统的安全自动装置（例如低频减载，低压减载等）的作用就是力图减小上述危害。

3限制短路电流的措施

限制短路电流的措施有电力系统可采取的限流措施，发电厂和变电所中可采取的限流措施，终端变电所中可采取的限流措施。

电力系统可采取的限流措施：提高电力系统的电压等级；直流输电； 在电力系统主网加强联系后，将次级电网解环运行；在允许的范围内，增大系统的零序阻抗，例如采用不带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。

发电厂和变电所中可采取的限流措施：发电厂中，在发电机电压母线分段回路中安装电抗器；变压器分裂运行；变电所中，在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器；采用低压侧为分裂绕组的变压器；出线上装设电抗器。

终端变电所中可采取的限流措施：变压器分列运行；采用高阻抗变压器；在变压器回路中装设电抗器；采用小容量变压器。

以上是限制电流的措施，但目前在电力系统中，用得较多的限制短路电流的方法有以下几种：合理选择电气主接线形式和运行方式；采用分裂低压绕组变压器；加装限流电抗器；采用微机保护及综合自动化装置等。

限流的原理是增大短路点到电源点之间的等效电抗，但是正常工作时的电压损耗有可能因采取限流措施而增大。

3.1合理选择电气主接线形式和运行方式

接线中减少并联支路或增加串联支路；如双回线分开运行或两台变压器并列运行。

3.2采用分裂低压绕组变压器

分裂变压器高压绕组由两部分并联的不分裂的绕组组成，低压练级由分裂成两个支路的容量相等的分裂绕组组成，分裂绕组的各个支路间没有电的联系。分裂变压器具有短路阴抗大，正常电抗小的优点。分裂低压绕组变压器正常工作时，每个低压绕组流过相同的电流，即I/2,电抗值只相当于两分裂绕组短路电抗的I/4。当一个分裂绕组的出线发生短路时，来自另一台发电机的短路电流或来自系统的短路电流都将遇到很大电抗的限制。采用分裂低压绕组变压器后，可能不另加装电抗器就会使短路电流降至设备的允许值。

3.3加装限流电抗器

线路电抗器，装在引出线断路器的后面（负荷侧），则电抗器以前的断路器和隔离开关可以选择轻型的电器，并且可以提高母线残余电压，但正常工作时的电压损耗增大，若出线数目较多，电抗器也多，以至于装置比较复杂。

母线电抗器可以限制从本段母线流向短路母线的电流，从而提高本段母线的残余电压。电抗器除满足限制短路电流外，还应满足热稳定和动稳定的要求。

分裂电抗器的限流作用和分裂变压器低压绕组的限流作用相似，但分裂电抗器的两臂不仅有互感耦合，而且在电气上也是连通的。它的结构和普通大型电抗器相似，只是中间有抽头作为公共端。为了充分限制短路电路和维持母线有较高的残余电压，采用分裂电抗器。

当分裂电抗器和单臂自感电抗与普通电抗器的电抗值相等时，两者短路时的限流作用一样，但正常运行时分裂电抗器的电压损失只有普通电抗器的一半；分裂电抗器可比普通电抗器多供一倍的出线。

分裂电抗器的两个分支负荷应尽量接近，否则可能出现过电压，尽量避免安装出线电抗器，因其投资大、配电复杂、运行费用高。

3.4采用微机保护及综合自动化装置

从短路电流分析可知，发生短路故障后约0.01s时间出现最大短路冲击电流，采用微机保护仅需0.005s就能断开故障回路，使导体和设备避免承受最大短路电流的冲击，从而达到限制短路电流的目的。

参考文献

[1]牟道槐，林莉.电力系统工程基础[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

电力系统短路故障论文 篇4

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：

什么是短路及如何修复短路 篇5

大多数移动电源内部使用的都是锂离子电芯，当用户们操作或者使用不当的时候，电芯就可能因为出现短路进而引发安全事故，它已经成为影响移动电源使用安全的一个重大隐患。

引发移动电源电芯短路的原因是什么呢?当电芯的正负极之间出现非正常通路时，电芯内部会产生大电流和高热能，当这个过程出现在密闭的锂电芯内部时，内部突然升高的压力会导致电芯外壳发生燃烧或者爆裂，从而引发安全事故。

电力系统短路故障论文 篇6

程序会出bug、资源会出故障、发布会操作错误、测试会有疏漏、安全会出漏洞、网络会有波动、服务器会突然坏掉。当产品的需求日益增多，判随工程师团队会日益增大，一个软件项目或功能从开发到上线的完成，都不可能由一人或者几个核心工程师去做，需要由不同背景、不同能力及做事风格的的开发、测试、工程师配合完成。当任一环节问题(包括有不少并非你直接可控范围之内的问题)未及时发现并带到线上之后，最终的责任会落在你的肩上。每当问题一出，你会感受到各方面的压力，有技术的缺陷、工作的失职、流程及规范执行方面的欠缺的问题;同时也会来自组织内外对你能力及人品等方面的质疑的声音。当发生问题后，你可能会独处一隅，沉浸在未能把事情做好的懊悔中。

尽管平时付出了很多辛勤与努力，在业界普遍处于KPI焦虑的环境中，技术作为底层支撑部门，出现的各种问题通常是显而易见的，不足的问题通常会被放大。

因此，你经常面临的艰难的选择是，quality, or death.

传统工作生产中，有标准化的流程及规范来提高质量、降低故障。比如六西格玛(Six Sigma)可以降低产品瑕疵率。他们有成熟的规范与制度，有熟悉制度执行的专业人员，有提供咨询服务且具有丰富经验执行的咨询公司，企业员工及业务负责人只需要按步就班，就可以把问题做得相对到位。但在互联网在线服务这种不规范的软件系统中，有没有类似的标准化流程来指导生产呢?大部分团队需要从头到尾摸索一遍，在交足学费后才能得到一套并不完善的流程及制度?

发布前流程

设计及架构，是否在开发的特性进行设计上的tradeoff?

风险及依赖，开发计划中充分考虑风险及项目依赖因素?

代码是否经过足够的review?

上线计划及风险因素是否考虑详尽?比如是否需要灰度发布?上线后检查及测试措施是否到位?是否有回滚方案，回滚是否会产生脏数据?

当故障发生时

是否有充足渠道及时发现问题?以免小问题变成大问题?

收到问题后是否有合适方式(如日志及工具)快速定位并确认问题?有时候一些用户反馈的些问题并不好测试及重现，

处理问题

是否有现成的问题处理预案?

对于新功能是否有回滚处理方法，回滚后是否存在脏数据需要修复?

总结问题

问题的根源是什么?在技术上、流程上、风险防范上各有什么可以马上执行的行动计划?

非技术因素

在很多企业中，容易把软件质量上发生的各种问题归结到单一的技术因素。但是，如果没有非技术体系的支持，一个团队不可能做到完善的高质量。

研发流程及质量改进在你企业规划中的权重是怎样?年度规划中除了业务目标、竞争环境、市场份额、产品策略之外，研发体系改进是否有一席之地?

在功能需求及产品设计阶段，是否充分考虑了技术风险及人力资源因素?是否会突然启动当前团队并不能支撑的项目?

在开发阶段，开发计划是否符合软件开发规律?开发计划是根据项目压力制定，还是从定好的交付日期来倒推开发时间表?

安全及优化，是否有专门的人力及团队?开发工程师需要面临日常的开发任务，突然被用户发现之前开发的模块存在安全问题，修复完之后发现又带出了另外一个bug?

电力系统短路故障论文 篇7

在社会的发展进程中,电力系统随着经济的发展进步而取得了显著成效。但是在现实生活中,对于电力系统的应用还存在着很多的不足,从而导致了很多严重的后果,给人们的生命以及财产安全都带来很大的威胁。因此,积极地对电力系统的短路故障及继电保护进行防治,在当今社会中对于人们的生活和社会的进步仍具有重大的意义。

1 电力系统短路故障的成因

(1)电力系统方面

电力系统的故障主要包括横向系统和纵向系统故障两大类。而这里所提及的电力系统的短路故障主要就是指不同的导体出现的短路现象。这些导体出现短路的原因大多都归咎于电力系统中绝缘体受到了损害。所谓的绝缘体就是不容易导电的物质,在电流流动的过程中,绝缘体依靠本身具有的极强的电阻来将电流与相关的物品进行绝缘,而绝缘体一旦破坏,隔绝电流的阻力消失,就会使电流任意地流动,一旦电流过大,就会给人们的生活以及社会的发展带来极其严重的后果。再者,造成电力系统短路的原因,还可能是工作人员在操作过程中出现了失误或者施工人员存在违规操作的行为。这些都会导致电力系统不同程度的短路。

通过实践检验,一旦电力系统出现了短路现象,其电力系统的电流就会达到几万甚至是几十万伏的高电流,与此同时,还会伴随着大量热量产生。而同时,电力系统中的其他元件受不了这么高的热度,就会直接导致这些元件受到损害,从而就造成了电力系统的全局瘫痪,影响人们正常的生产生活。同时,在电流系统出现短路时,还有可能会产生极大的电动力,给相关的电力设备造成不同程度的破坏,更有可能影响各种通信设备,给社会的生产生活带来相当大的损失。

(2)三相系统方面

三相系统的短路主要就是指电力系统故障中的横向故障。而具体的三相系统的短路故障包括三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路。在三相系统中,三相短路时,由于其被短路的三相阻抗相等,所以三相短路属于真正意义上的短路现象。而且对于三相短路来说,它出现短路时电流和电源相等,所以认为它又是对称的短路现象。通过实践检验可以了解到,一般经常发生的短路都是单相短路,三相短路的现象比较少见,但是并不代表没有。而且对于三相短路来说,它的危害以及影响的范围是极大的,对于设备的破坏能力也不是别的短路现象能及的。因此,在具体的生活实践中,要积极地预防三相短路现象的出现,最大程度地保护人类的生活生产以及社会的进步不受到太大的影响。

(3)广大电力用户方面

在我国,对于每一个地区的供电系统的供电量不仅极大而且相互影响。可以说电力系统的每一个环节都是相互制约的关系。因此,当电力系统中某一个环节出现短路现象时,就会对整个供电系统造成一定程度的影响,从而使得广大电力用户的生活受到影响。因此,对于广大的电力用户来说,一旦电力系统的某一环节出现短路故障时,一定要及时地切断电源,从而避免造成大范围电力系统受到损害。同时对于电力系统的工作人员,应该对电力系统中出现的短路故障进行彻底的检修,保证电力系统的安全运行。

2 电力系统短路故障的防治策略

(1)迅速切断故障位置

对于电力系统来说,由于其各个环节相互影响,所以在电力系统出现短路故障时,最先要做的就是切断出现故障的位置,使得电力系统不会受到更大面积的影响,保证其他没有出现故障的部分还能正常地运行。因此,在具体的工作中,施工人员要在电力系统工作的过程中,能准确地预先计算出短路的电流,以及定期定时地对电力系统的设备进行相应的检查与维修。这样就可以在电力系统出现短路的时候有一个提前的预防,进而将损失降到最小。同时及时地做好随时切断故障部位的准备工作,这样才能保证整个电路系统其他部分正常运行,将给人们生活和社会的生产造成的影响降到最小。

(2)在变电站安装避雷针

周所周知,雷击极其容易导致电力系统的损害。在一定的情况下,雷击产生的高压电会对电力设备和电力线路产生破坏,甚至出现起火、停电、设备损坏以及造成人员伤亡等情况。因此在变电站安装设备的过程中,要及时安装避雷针,来防止雷击导致电力系统遭到破坏,由此造成短路的现象。所以对于电力系统短路的现象来说,工作人员要正确进行相关规范的操作,并且进行定期的维护和检修,防止电力系统短路给社会生产和生活带来危害。

(3)带电安装和检修电气设备

在电力系统带电安装的过程中,要最大程度地降低出现操作失误的概率,导致线路接错现象的出现,从而带来严重的后果。此外还要尽最大的努力减少由于施工人员自身的操作不规范而造成的电力系统损害。在实际工作中,很多事故都是由于施工人员的操作失误造成的损失与危害。同时在此过程中,最好提前做好预防出现短路的措施,只有防患于未然,打有准备之仗,才能一击制胜,起到较好的成效。

(4)加强短路治理

在现实生活中,有很多时候电力系统出现短路是由于一些鸟类凭借自身强大的电阻在线路上随意停留而造成的,亦或者是由于鸟类飞入了配电室而导致的。因此,在对于电力系统的短路情况进行修整时,就要对这些鸟类的情况进行治理,尽量防止鸟类对于线路的破坏。再者,随着城市化进程的加快,环境的污染程度越来越严重,这就导致空气中导电的粉尘物越来越多,而这些粉尘物一旦在线路上凝集到一定数量,就会导电,从而破坏电力系统线路正常的工作。所以,要及时对线路上的导电粉尘进行清理,尽量避免由细小的粉尘而引起的线路导电现象的发生。

(5)对电力系统维护人员进行规程的培训

在电力系统发生短路的事故中,其实有很大一部分原因是由于工作人员自身的素质和知识技能不过关,从而导致在电力系统的维护过程中出现错接线,甚至违规操作的现象。因此,针对此类现象,相关企事业单位应该积极地对电力系统的维修人员进行专业知识的培训,并且对在职的人员要进行定期的考核,使其掌握专业的电力维修知识。而对于违章操作的工作人员更是要给与严重的惩处,甚至开除。这样才能给电力人员警醒,防止再次出现违章现象危害人们的生命以及财产安全。加强电力系统人员的专业知识培训及技能的掌握,既在一定程度上提高了电力系统维护的质量,又降低了电力系统出现短路故障的频率。

3 继电保护中常见的故障分析

(1)运行故障

在继电保护中最常见的,出现故障最多的就是运行故障问题,与此同时,运行故障造成的危害与其他的故障相比也是极大的。运行故障就是在继电保护系统的运行过程中,由于长时间的运行而没有得到休整,从而导致运行系统的局部温度过高,进而导致继电保护装置失去了原本的功能,产生了运行的故障,导致设备的使用不灵敏以及各种设备失灵。

(2)产源故障

在继电保护的装置实际运行的过程中,要保证生产产品的型号及规格等要素与实际情况相符。但是,在实际的工作中,继电保护装置中常常出现产源的故障问题。除此之外,由于继电保护装置中,由于晶体管的质量不过关,从而造成继电保护装置常常出现运行受阻的情况,使得继电保护装置的质量受到极大的影响。

4 继电保护事故的类型

(1)计算的错误

在进行继电保护相关的值计算时,由于实际情况的变化,难免会使计算的结果与实际的数值出现不符。这里的原因一个是实际情况的变化,另外还存在很多的原因。在工作中,工作人员如果计算不认真,马马虎虎就会导致计算结果与真实结果不一致。工作人员在长时间的脑力劳动中,难免会出现混乱,导致数据看错,这就导致了继电保护相关数值的计算错误。这种情况在现实生活中是难以避免的。因此这就要求继电保护现场的工作人员在具体的继电保护过程中,对于继电保护的数值再进行重复的检测与核对,尽量将出现错误的概率降到最低。

(2)抗干扰性差

在现实生活中,继电保护本身的抗干扰性可以说是很差的。一方面继电器本身自带设备的抗干扰性就不强,经过实践证明,继电保护装置中所带有的晶体管本身的抗干扰性就无法与其他保护器中的设备相比较,也就是说继电保护装置器中晶体管的抗干扰性能极差。而另一方面继电器对于外界的干扰过于敏感,假如在干燥的环境下,工作人员身上的毛制品衣服都会对其造成一定程度的干扰,由于毛制品衣服极容易产生静电,从而对继电保护器的安全性造成威胁。严重时,就连工作人员身上带的静电都会对所接触的电子设备进行放电,进而造成不同程度的烧毁,同时,继电系统正常的程序也会遭到破坏。

5 继电保护策略

(1)完善继电保护配置

任何区域的继电保护配置都有一个显著性的缺点,即在10kV的配电下一致性较差。因此在继电保护器等相关设备运行时,不仅要根据规范的操作进行,还要及时总结继电保护的实际经验,再加上规范准确的计算方法才能有效地保证继电保护器的运行。同时完善继电保护配置还可以引入智能配置方式。近年来,随着社会信息化的不断进步与发展,人工智能被不断地应用到社会管理的各个领域中,并且取得了显著效果。所以基于时代进步的要求和继电保护的需要,可以相应地引进智能配置系统,进而提高其精准度,更好地完善继电保护配置的质量。

(2)加强继电保护定值管理

由于在实际的继电保护定值管理中,常常存在混乱职权的情况,导致最后继电保护的定值计算不准确,而且程序混乱,所以要加强继电保护定值管理。在具体的保护过程中,要对其分工明确,职权分明,各个环节都由专门的人员进行掌握,以及对定值进行计算时一定要选择具备相关知识技能的工作人员,从而保证定值的准确性和科学性。再者,利用职权明确的管理制度,一旦继电保护定值管理的某一个流程出现问题,就可以追究相关责任人的责任,从而建立管理科学、职权明确的继电保护定值管理的体系,提高定值管理的水平,为继电保护提供科学可信的数据定值。

(3)完善相应的规章制度

在继电保护装置的运行过程中,除了技术方面的问题导致继电保护事故的出现外,还由于企事业单位没有完善相关的关于继电保护事故的制度,从而使得无制度可依,所以部门内部的人员就不能各司其职,导致部门内部结构的混乱,自然对于继电保护装置的措施也就执行不到位。所以相关部门就要及时建立与完善相关的规章制度,使得工作人员能够依靠具体的规章制度进行继电保护规范的工作。这样就能在一定程度上保证继电保护过程的科学性与合理性,进而减少继电保护的事故,为人们的安全及财产提高充足的保障。

(4)引进先进的技术

随着社会主义经济的发展,虽然电力系统以及继电保护等技术在我国得到了极为快速的发展。但是,由于电力等技术在我国还处于成长阶段,各个方面的相关技术还不成熟,因此,还会存在各种各样的问题。所以,我国还需积极地向国外进行学习,取其精华。让我国的继电保护等技术能够真正地在学习中取得发展。只有学会学习与引进先进的技术,我国的电力技术才能取得进一步飞跃式地进步。

6 结束语

技术的发展进步极大程度上带动了我国电力系统的发展进步,给人们的生活和社会的生产都带来了极大的便利。当今时代,社会和人类的生活已经离不开电力系统。但是在电力系统的发展过程中,由于电力系统出现短路等各种故障,都给人们的生活带来了负面的影响,因此,在今后的电力发展进程中,相关部门要及时出台政策,促进电力系统的发展进步,减少故障的出现,最大程度地保证人们生命财产的安全以及社会进步发展。

参考文献

[1]戴志辉.继电保护可靠性及其风险性评估研究[D].北京:华北电力大学,2012:68-70.

[2]曾耿晖.同塔线路故障分析及其对继电保护影响研究[D].广州:华南理工大学,2012:34-37.

[3]成娇英.电力系统发生短路故障与继电保护措施探讨[J].电子技术与软件工程,2014(6):184-185.

[4]秦倩.基于故障录波数据的继电保护动作特征分析系统探讨[D].长沙:湖南大学,2013:69-71.

电力系统短路故障论文 篇8

【关键词】变压器；短路；处理

变压器在电力系统中承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务的功能，是电力系统的“心脏”，因此，其正常运行与否对电力系统的安全、可靠、优质、经济运行有着重要影响，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故不可能完全避免，近年来，随着我国电力系统发电容量的不断提高，变压器的利用率也在逐年上升，随之而来的变压器突发短路冲击后损坏几率大增，据不完全统计，已占全部损坏事故的40%以上。变压器一旦发生短路故障，强大的短路电流将造成严重危害，影响电网及设备安全运行。基于此，本文就变压器运行中的短路故障进行相关探讨，以供广大同仁参考借鉴。

１．变压器短路故障现象

变压器突然发生短路现象时，变压器的高压绕与低压绕组可能会同时通过高于额定值十几倍的短电流，使得变压器产生很大的热量，造成变压器的击穿损毁事件。一般而言，变压器出口短路的类型主要有如下几种，即单相接地、两相接地短路，两相短路，三相短路等。据相关统计资料显示，在中性点的接地系统中，单相接地短路约占所有短路故障的65%，两相地短路为15%～20%，两相短路约为10%～15%，三相路约为5%，当变压器为三相短路时电流值最大。如忽略了系统的阻抗对短路电流的影响，那么三相短路可以表达为：

I■■=U/■Z■,Z■=I■/U■

式中，I■■——三相短路电流；U——变压器接入系统额定电压；Z■——变压器的短路阻抗；I■——变压器的额定电流；U■—— 变压器的短路电压百分数。

对于变压器而言，高压对中、低压的短路阻抗通常在10%～30%之间，而中压对低压的短路阻抗通常在1O%以下。因此，当变压器一旦发生短路故障，强大的短路电流会导致变压器绝缘材料受热损坏，而由此产生的电磁力将是正常状态的上百倍，从而使得线圈、紧固件、铁芯等都受到很大的冲击力，具体表现为：1)线圈发热向外膨胀变形，甚至烧毁发生火灾或爆炸；2)线圈上下串动；3)油道松动；4)铁芯变形、松动，冲片之间接缝变大，呈现鼓肚现象；5)端部绝缘破裂；6)导线绝缘受损伤；7)铜铝接头断裂，焊缝断裂等。

2.变压器短路故障原因分析

变压器短路故障原因错综复杂，主要因素包括变压器本身的结构设计、原材料质量、工艺水平以及实际运行中的各种突发情况等，其中最重要的是电磁线的选用。结合实践经验，笔者认为造成变压器短路故障的原因主要有如下几方面：

1)基于变压器静态理论设计而选用的电磁线，与实际运行时作用在电磁线上的应力差异较大。2)变压器生产之前的程序计算是建立在漏磁场的均匀分布等理想化的模型基础之上的，这与事实不符，从而导致交变漏磁场所产生的交变力延时共振，最终会造成处在铁心轭部等对应部位内部的线饼首先变形。3)抗短路能力计算时没有考虑温度对电磁线的抗弯和抗拉强度的影响。按常温下设计的抗短路能力不能反映实际运行情况，根据试验结果，电磁线的温度对其屈服极限影响很大，随着电磁线的温度提高，其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降，在250°C下抗弯抗拉强度相较50°C时，下降约10%以上，延伸率则下降40%以上。而实际运行的变压器，在额定负荷下绕组平均温度可达105℃，最热点温度可达118°C。变压器运行时均有重合闸过程，因此若短路点一时无法消失，将在很短时间内(0.8s)连续承受第二次短路冲击，但由于受第一次短路电流冲击后，绕组温度急剧增高，此时绕组的抗短路能力己大幅下降，再承受第二次冲击，就增大了短路故障发生几率。4)换位导线选材质量得不到保证。采用了抗机械强度差的普通材料，难以很好地保证变压器短路时承受短路机械力的能力，从而出现严重变形、散股、露铜现象。5)绕组线匝或导线之间未固化处理，抗短路能力差。早期经浸漆处理的绕组无损坏。6)绕组的预紧力控制不当造成普通换位导线的导线相互错位。7)套装间隙过大，导致作用在电磁线一E的支撑够，这给变压器抗短路能力方面增加隐患。8)作用在各绕组或各档预紧力不均匀，短路冲击时造成线饼的跳动，致使作用在电磁线上的弯应力过大而发生变形。9)外部短路事故频繁，多次短路电流冲击后电动力的积累效应引起电磁线软化或内部相对位移，最终导致绝缘击穿。10)变压器制造中匝问绝缘存在缺陷，局部电场强度过大。

3.变压器短路故障预防及处理策略

3.1.1做好方案优化工作

优化设计。把握好产品的质量是根本，这就需要生产商家在设计变压器时应充分考虑其使用性能，将抵抗短路作为一项重要的参考指标进行改进。由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，该结构要求要有很高的制造工艺水平，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥，并测量出线圈压缩后的高度；同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制。

3.1.2 强化检查工作

企业在采购了一批变压器设备后，在投入使用前要对产品进行试验检测，检查过程中要对变压器设备实施多方面的试验，从性能参数、设备结构、内部材质等方面综合考察，确保变压器能够满足电力设备的运行要求。这是降低短路问题的重要策略。

3.1.3 强化保护工作

在系统运行时若发生短路故障，继电保护能尽快做出判断，提前切断变压器电源，预防短路带来的问题，是防范短路的重要装置。企业对于目前使用的继电保护装置，要做好改进处理，并安排专业人员进行定期检查，这些都是短路故障控制的策略，能够优化电力系统的内部结构形式。

3.1.4 强化处理

掌握先进的处理方式能够把短路造成的损失降至最低，对此，企业必须要借助于各类专业人才的运用。绕组变形是变压器短路的主要表现，在处理变形问题上要积极更新方式，掌握好先进的处理技术满足不同的设备要求，从而增强变压器设备的抗短路性能。

3.2 重视相关方面事项

3.2.1绝缘方面

改善绝缘性能不但有助于设备运行的需要，还能维护系统运行的安全。在处理变压器故障时，要加强对设备绝缘性能的检测，从而有效避免漏电、失电问题导致的故障。故障处理过程中，需要采取新型的绝缘材料，并把握好变压器的安装位置。

3.2.2 时间方面

在开展各项检查时要掌握好时间，对于其内部注油之后要在1d内尽快观察，以掌握最准确的变压器情况。此外，为防止故障问题不断加重导致电力设备的损坏。在处理故障时要尽可能在几小时内把握好故障处理。

3.2.3材料方面

使用材料时主要是关注绕组材料的使用性能。为保证各项设备结构的协调运行，对于绕组材料的选择要结合变压器的型号来决定。在绕组材料的挑选上通常都要保持足够的机械强度，将各支撑结构体系相互稳固起来，提高绕组材料的使用效率。

3.2.4 干燥方面

一般而言，变压器受短路冲击后的维修工作需要一定的时间，因此，为防止变压器受潮，可采取如下两种措施：一是在每天收工前将变压器扣罩，使用真空泵对变压器进行抽真空，以抽去变压器器身表面的游离水，第二天开工时。使用干燥的氮气或干燥空气解除真空，一般变压器在检修后热油循环24h即可直接投入运行；二是每天收工后，对变压器采取防雨措施，在工作全部完工后，对变压器采用热油喷淋法进行干燥，这种方法一般需要7～10d的时间。

【参考文献】

［１］王常勇.变压器短路故障的分析及处理[J].黑龙江科技信息，2011（16）：14.

［２］郑平.变压器的短路分析与预防措施[J].硅谷，2011（3）：105.