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短路的原因、类型和后果分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】: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。三相短路时,由于各相阻抗相同,三相回路仍然对称,故称为对称短路。电力系统的运行经验表明,在各种类型的短路中,单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路的机会最少。因此,对三相短路的研究就显得非常重要。这是短路故障的最严重后果。

短路的原因、类型和后果分析

短路是电力系统的严重故障。所谓短路,是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的非正常连接。在电力系统正常运行时,除中性点外,相与相以及相与地之间是绝缘的。如果由于某些原因使其绝缘受到破坏而构成了通路,就称为电力系统发生了短路故障。

造成短路故障的原因很多,主要有如下几个方面:

(1)元件损坏。例如设备绝缘的自然老化,机械外力所造成的直接损伤,设计、制造、安装及维护不良所造成的设备缺陷等发展成短路故障。

(2)气象条件。例如雷击所造成的闪络放电,雷击造成的断线、大风引起的断线以及导线覆冰引起的倒杆等。

(3)违规操作。例如运行人员带负荷拉、合隔离开关,线路及设备检修后未拆除接地线就合闸送电等。

(4)其他。例如挖沟损伤电缆,鸟兽、风筝、金属或其他导电体等跨接在裸露的载流导体上造成的短路故障。

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。三相短路时,由于各相阻抗相同,三相回路仍然对称,故称为对称短路。其他各种短路由于三相回路阻抗不对称,故称为不对称短路。

电力系统的运行经验表明,在各种类型的短路中,单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路的机会最少。虽然三相短路很少发生,但对系统的危害最为严重,而且,从短路电流的计算方法来看,一切不对称短路的计算,在采用对称分量法后,都归结为对称短路的计算。因此,对三相短路的研究就显得非常重要。

各种短路的示意图和代表符号见表7-1。(www.xing528.com)

表7-1 各种短路的图例和代表符号

随着短路类型、发生地点和持续时间的不同,短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电,也可能威胁整个系统的安全运行。短路故障的危险后果一般有以下几个方面。

(1)短路故障使短路点附近的支路出现比正常值大许多倍的电流,由于短路电流的电动力效应,导体间将产生很大的机械应力,可能使导体及其支架遭到破坏。

(2)短路电流使导体和设备发热增加,短路持续时间较长时,导体和设备可能过热导致损坏。

(3)短路故障会使系统电压大幅度下降,对用户影响极大。系统中最主要的负荷是异步电动机,它的电磁转矩同端电压的平方成正比,电压下降时,电动机的电磁转矩显著减小,转速随之下降。当电压大幅度下降时,电动机甚至可能停转,造成产品报废,设备损坏等严重后果。

(4)短路故障会破坏系统的稳定运行。当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时,并列运行的发电厂可能失去同步,破坏系统稳定,造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。

(5)发生不对称短路时,不平衡电流能产生足够的磁通在附近的电路内感应出很大的电动势,这对于架设在高压电力线路附近的通信线路或铁路信号线等会产生严重的影响。

为了减少短路电流对电力系统的危害,一方面可在电力系统的运行和设计中采取措施,来限制短路电流的大小,如采用合理的主接线形式和运行方式来限制短路电流,必要时加装限流电抗器限制短路电流;另一方面就是尽可能地缩短短路电流的作用时间,如采用合理的继电保护设备,使之能迅速和正确地切断故障,从而减轻短路电流的热效应和电动力效应对设备的危害。

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