電力系統(tǒng)在運行中相與相之間或相與地(或中性線)之間發(fā)生非正常連接(短路)時流過的電流稱為短路電流。在三相系統(tǒng)中發(fā)生短路的基本類型有三相短路、兩相短路、單相對地短路和兩相對地短路。三相短路因短路時的三相回路依舊是對稱的,故稱為對稱短路;其他幾種短路均使三相電路不對稱,故稱為不對稱短路。
在中性點直接接地的電網(wǎng)中,以一相對地的短路故障為最多,約占全部短路故障的90。在中性點非直接接地的電力網(wǎng)絡中,短路故障主要是各種相間短路。發(fā)生短路時,由于電源供電回路阻抗的減小以及忽然短路時的暫態(tài)過程,使短路回路中的電流大大增加,可能超過回路的額定電流許多倍。
短路電流的大小取決于短路點距電源的電氣距離,例如,在發(fā)電機端發(fā)生短路時,流過發(fā)電機的短路電流最大瞬時值可達發(fā)電機額定電流的10~15倍,在大容量的電力系統(tǒng)中,短路電流可高達數(shù)萬安培。短路電流的危害短路電流將引起下列嚴重后果:短路電流往往會有電弧產生,它不僅能燒壞故障元件本身,也可能燒壞四周設備和傷害四周人員。巨大的短路電流通過導體時,一方面會使導體大量發(fā)熱,造成導體過熱甚至熔化,以及絕緣損壞;另一方面巨大的短路電流還將產生很大的電動力作用于導體,使導體變形或損壞。短路也同時引起系統(tǒng)電壓大幅度降低,非凡是靠近短路點處的電壓降低得更多,從而可能導致部分用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡電壓的降低,使供電設備的正常工作受到損壞,也可能導致工廠的產品報廢或設備損壞,如電動機過熱受損等。
電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時,系統(tǒng)功率分布的忽然變化和電壓的嚴重下降,可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運行的穩(wěn)定性,使整個系統(tǒng)解列,這時某些發(fā)電機可能過負荷,因此,必須切除部分用戶。短路時電壓下降的愈大,持續(xù)時間愈長,破壞整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統(tǒng)安全可靠地運行,減輕短路造成的影響,除在運行維護中應努力設法消除可能引起短路的一切原因外,還應盡快地切除短路故障部分,使系統(tǒng)電壓在較短的時間內恢復到正常值。
為此,可采用快速動作的繼電保護和斷路器,以及發(fā)電機裝設自動調節(jié)勵磁裝置等。此外,還應考慮采用限制短路電流的措施,如合理選擇電氣主接線的形式或運行方式,以增大系統(tǒng)阻抗,減少短路電流值;加裝限電流電抗器;采用分裂低壓繞阻變壓器等。主要措施如下:
一是做好短路電流的計算,正確選擇及校驗電氣設備,電氣設備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。
二是正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流,采用速斷保護裝置,以便發(fā)生短路時,能快速切斷短路電流,減少短路電流持續(xù)時間,減少短路所造成的損失。
三是在變電站安裝避雷針,在變壓器四周和線路上安裝避雷器,減少雷擊損害。
四是保證架空線路施工質量,加強線路維護,始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。
五是帶電安裝和檢修電氣設備,注重力要集中,防止誤接線,誤操作,在帶電部位距離較近的部位工作,要采取防止短路的措施。
六是加強治理,防止小動物進入配電室,爬上電氣設備。
七是及時清除導電粉塵,防止導電粉塵進入電氣設備。
八是在電纜埋設處設置標記,有人在四周挖掘施工,要派專人看護,并向施工人員說明電纜敷設位置,以防電纜被破壞引發(fā)短路。
九是電力系統(tǒng)的運行、維護人員應認真學習規(guī)程,嚴格遵守規(guī)章制度,正確操作電氣設備,禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工,維護人員工作完畢,應立即拆除接地線。要經(jīng)常對線路、設備進行巡視檢查,及時發(fā)現(xiàn)缺陷,迅速進行檢修。