电力系统短路电流水平简介

电力系统短路电流水平是指电力系统的最大三相短路或单相接地短路电流值，以次暂态电流周期分量起始有效值表示。

短路电流及其电动力效应和发热效应以及短路时的电压降，是选择发电厂(或变电所)接入系统方案和电气主接线方案、校验与选择电气设备、接地装置计算、选择继电保护配置与整定计算，以及对平行电力线路的通信信号的干扰计算等的基础。其中很重要的是为各种电压等级断路器的选择，研制和定型生产提供依据与技术条件。

确定电力系统短路电流水平时，既要根据电力系统发展的需要，又要考虑断路器的制造水平，还要考虑与国际标准的协调 。

在电力系统发展的初期阶段，负荷水平和发电厂规模均较小，单机容量也较小，而且分布比较分散，所以当时系统短路电流水平较低。由于电力工业的高速度发展，电力系统的容量，发电厂的规模和单机容量越来越大，输变电设备的容量也越来越大，负荷密度不断增高，电力网愈益密集，电力系统的互联大量增多，这些因素均导致电力系统短路电流越来越大。

(1)造成电力网中的断路器、隔离开关.电流互感器、母线及支持构架大型化和大量更换。建设费用大大增加。特别是开关设备循要经常大批更换，安装更大容量的设备，有的甚至引起发电厂电气部分和降压变电所的大规模改造。

(2)接地电流增大引起跨步电压和接触电压增大，危及人畜生命。

(3)单相接地电流增大，对与电力线平行的通信线路、铁路信号及无线电广播会感应危险的高电压或造成严重的干扰。

(4)发生短路故除时会对设备造成更严重的损坏 。

改善网络结构归纳如下10点：

(1)贯彻分层分区的原则是限制短路电流最有效的办法。同时还可提高系统运行的安全可靠性和经济性。分层指按电压等级分层，按负荷和电流的地理分布特点划分供电区。当高一级电压电力网基本形成后，就有计划地逐步简化和改造其下较低电压等级的电力网，选择合适的解列点，使之解环运行。

(2)尽量避免不同电压等级的环网，这种环网不但使系统潮流分布不易控制、继电保护配置困难、容易使事故扩大，也是使短路电流增大的原因之一。

(3)发电厂之间不直接相连。

(4)远离负荷中心的发电厂之间及其送出的几组输电回路之间是否相连应进行论证，在技术经济指标相差不大的情况下，应优先采用不连接的方案。

(5)对大型发电厂应研究厂内不设高压母线而采用发电机---变压器---线路单元制接入附近枢纽变电所或开关站的方案。

(6)大型发电厂处于网络结构比较紧密的负荷中心，出二级电压时。厂内是否设联络变压器应进行论证。在技术经济指标相差不大的情况下，应优先采用不设联络变压器的方案。

(7)合理强化受端主干网架，简化非主干电网，220kV枢纽变电所和大型发电厂之间的联络线应双回双线化。但枢纽变电所和发电厂附近的变电所则简化为终端变电所。

(8)终端变电所高低压母线正常情况时分段解列运行或者低压母线并列运行;正常时母线井列运行，事故时先将母线分段。然后打开故障回路断路器。

(9)装设母线分段电抗器。

(10)在必要时可采取直流方式进行系统间的互联。

正确选用电压等级是限制系统短路电流的有效措施之一。

（1）在技术经济指标相差不大时，应优先采用电压等级较高的方案。

（2）不同容垦的机组应分别接入相适应的电压等级电力网。容量为100- 125 MW的机组一般不宜接入110 kv及以下电力网，容量为500MW及以上的机组不宜接入220kV及以下的电力网。

减少系统中变压器中性点的接地点数，这样可以减少单相接地短路电流:①低压无电源的变电所，变压 器中性点不接地;②大型发电厂和枢纽变电所高压为 双母线结构时，经常只保持二台变压器中性点接地;③联络变压器少用或不用自耦变压器，其他变电所也要 适当控制使用;④变压器中性点经小电抗接地(设备绝 缘水平允许时)。

电力系统设计应按远景水平年计算三相短路和单相接地短路电流。选择新增断路器应按设备投运后10年左右的系统发展水平计算，更换现有断路器还应按过渡年系统计算 。2100433B

（1）短路电流水平上限值的选择决定于断路器的开断容量、送变电设备和设施的动、热稳定、对其他线路和管道的干扰及危险影响和接地网的接触和跨步电压等。短路电流水平愈高，所需费用愈大。

（2）电力网结构对短路电流水平有决定性影响。如果发电厂和变电所过于集中、电力网电压过低、环网过多等都可能造成电力网中局部地区的短路电流水平过高。

（3）从保持电力系统稳定运行和坑扰动能力考虑.系统必须维持一定的短路水平，即在系统发生扰动或故障情况下，保持系统电压的稳定性。

（4）为了保证系统继电保护的可靠性和灵敏度。也必需保持适当的短路电流水平。如果系统或发电厂(特别是多机组大容量水电厂)的运行方式和潮流变化很大，则需专门研究措施。

（5）在设计新建变电所(尤其是超高压大容量变电所)时，对设备的选择和设施的设计应根据设备更换的难易、增容改造所需费用及顶期短路水平值综合考虑。对更换和改造难度很大的设备和设施如母线、架构、接地网等要按远期较高的水平来选择和设计。

（6）在规划系统预期的短路电流水平目标值时。必须考虑对已有变电所各项设备和设施的影响。因为对现有变电所某些设备和设施的更换或改造不仅投资很大，而且由于运行条件限制往往是非常困难的，同时对规划而言，也是一个重要问题。

（7）虽然从开关设备来着，制造厂已可提供开断容量高达80-100 kA的高压大容量设备，但价格很高，而且变电所其他设备的费用也将随之增大很多，并将影响现有变电所的设备，因此要加以合理限制。

随着电力系统的发展，在不同发展阶段，由于电力网功能的变化。使得短路电流水平及配合措施也将不同。

（1）在电力系统的发展初级阶段，即开始建设某一级电压电力网时，短路电流水平一般不大，开关设备和变电所设施对电流的开断能力和动、热稳定水平均大大超过该级电压电力网的短路电流水平。

（2）第二阶段，即该级电压电力网全面发展时，大量发电容量接至该级电压电力网，在电力网中的某些点和核心部分短路电流水平将大幅度增加，并逐步接近开关设备的额定断流容量。短路电流水平不配合的间题可能在少数变电所出现，如20世纪70年代或80年代初中国东北220 kw电力网曾处于这种阶段，有些枢纽变电所的断路器由于开断容量满足不了短路电流的要求而陆续加以更换。

（3）第三阶段，更高一级电压的输电线路开始出现至形成高一级电压电力网前。在这一阶段原有电压电力网仍是系统中的主要输电网，但随着高一级电压电力网的发展.将逐步降低其输电网的作用而逐步转变为配电网。大容量发电厂已开始接至高一级电压电力网。但由于藕合自藕变压器的增加并可能形成不少环网和高低压环网，原有电压电力网的短路电流将大幅度增加，出现了严重的不配合间题。限制短路电流增大成为系统中一个紧急的问题，中国一些大区500kV系统中的220kV电力网已面临这个问题。

（4）第四阶段，即高一级电压电力网己全面发展阶段。此时原有一级电压电力网已成为配电网，只接有地区性电厂和个别大容量单元机组，电力网分片解列运行已成为限制短路电流水平的主要手段。许多国家的110 kV电力网和有些国家的220 kV电力网已处于这个阶段。

由以上电力网发展的阶段来看.第三阶段是最关键的，电力网将出现最大短路电流，而到第四阶段短路电流水平不会再增加，还有可能下降。这已被许多国家的电力网发展过程所证实 。

影响短路电流水平的主要因素可归纳为如下几点：

（1）发电厂的装机容量及主接线方式、发电机组的单机容量以及系统的电压等级。

（2）大容量发电厂及发电厂群的布局及其地理位置（距受端系统或负荷中心的远近）。

（3）电力网结构的紧密程度及不同电压电力网间的藕合程度。

（4）接至枢纽变电所的发电和变电容量(特别是自藕变压器的容量)。

（5）电力系统间互联的强弱程度和互联方式。

（6）变压器中性点接地方式及数量(主要对单相接地短路电流)。