电路系统短路失效问题研究

电路系统短路失效问题研究

叶吕斌

温州市燃气有限公司 浙江 温州 325000

摘要：随着经济的发展，社会的快速进步，电力系统中问题种类越来越繁多，其结构复杂程度也不尽相同，本文先对低压电器的常见故障进行分析，并对其进行检修策略的整理。

关键词：低压电器；大电流；短路试验

引言

电路系统的应用很难得到有效分析，但是短路问题在电路系统中较为常见，也可以进行系统分析，本文先了解较为常见的电路系统可能出现的问题，探索简单的改进措施，而后进行短路问题的解决策略的探讨工作。

一、电路系统短路失效的种类

（一）电源短路

电流从正电极通过电线回到负电极而不通过任何电器，这种短路故障会造成毁灭性打击。当电源内部电阻 Ro很低、短路电流 Is很大时，电源的末端电压是0，所以所有的压力都会沉积到内阻上。短路会造成电力系统的损坏，而在短路过程中，电力都会被内阻所消耗。

（二）用电器短路

又称局部短路。也就是说，一条电线连接在用电器的两端，如果用电器被短路，很可能会烧毁其它用电器。

（三）三相系统短路

三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。

在这三种情况下，除了三相短路是对称的，所以也被称为对称短路。在中性点地电网中，以一地短路为最常见，占总故障总数的90%。在不直接接地的电网中，各类相间短路是常见的短路。

    二、电路系统短路失效的原因

短路是指就是系统中各种类型不正常的相与相之间或相与地之间的短接。造成系统故障的原因有很多，包括：

(一)电气设备和元件损坏。比如：在正常工作中，由于设备的绝缘部位天然老化或者自身故障导致短路；电路设计、安装和维护不当导致系统故障，最后演变为电路故障等。

(二)自然理由。例如：天气条件差，持续低温导线覆冰而导致的倒杆断线；由闪电引起的电力超载。

(三)意外事件。例如：工作人员不按规定操作导致电力超载，使电路发生短路；如：违反电气行业的电气操作规范，用地刀闸合闸，导致机械性短路；人工失误而导致线路短路，或者因操作不当导致微小杂物误入带电装置而导致的跳闸。

在三相系统中，可能发生的短路故障有：三相短路(K(3))，两相短路(K(2))，单相短路(K(1))和两相接地短路(K(1．1))。其中只有三相短路为对称路线。

根据不同类型的短路事故概率，实践结果显示：以单相短路最大，两相短路为其次，三相短路为最小。常规控制方法中，单相短路电流不会大于三相短路。一般情况下，两相短路的电流值也比三相的短路电流值要低。因此三相短路通常会引起很大的影响，因此必须引起人们的足够的关注。

二、电路系统短路问题的解决措施

从系统结构和运行角度，对短路电流进行了限定。对装置进行调整，例如增加电流限制抗性材料等。为了减小单相接地的短路概率，可采用可控的电压调节，实现对中性点的地线数目的调整，接地点经电阻线或空隙，在受束缚的情况下使用了自耦合变压器。

（一）开环操作在较高的电压网络中发展

在开环后，应该马上进行低端电压的电网操作，是一种能够确保电力供应的十分可行和高效的方法，同时还能减少短路电流等级。比如开环操作后的110 kV电力系统，甚至在未来20年内也是如此。同时，短路电平也不会高于31 kA。

（二）多母线的断开或母线的断续操作

这种方法可以在某些场合下进行适当的操作在此情况下，母线可以平行运转，以确保操作具有合理的余量[3]。因此，必须在母线开关上安装一个自动、迅速地解列机，尽管解列法和分步法操作简单，效果显著，但是会减少安全余量，约束作业和意外处置的弹性发展。

（三）开发解列网系统

为减少短路电流等级，当有充足的后备能力时，可以认为该系统会被解列，但是会使系统的稳定度下降，发生意外的概率增大，因此很难开采！

（四）使用串联式电阻或其他电流限制的电流限制

虽然有一个电抗器能提高系统的阻抗，但是限制电流的作用更为显著，这样会使网络损耗增大，使系统的稳定性能下降，当前可用的流量，也受到一定限制。只在该器件发生短路时，并有电流通过此设备时，利用串通环限制电流，在常规操作中不会出现提高网络损耗，其作用是显而易见的。

（五）对接地的单相短路电流的约束方法

单相间的短路电流其容量与零序阻抗的基本原理是：中性点地形及环路具有闭环效果。因此，对一次接地短路的控制方法可以概括如下：

1.尽可能减少变压器的中性点地线数量；

2.中性点经低电阻接合的变压器和自耦合变压器

3.通过空隙将变压器的中性点接地；

4.在升压变压器中，发电机的变压器的中性点失效值接地，但要适当增加变压器和中线的绝缘水平，做好线路的合理管制；

5.对自耦合变压器的应用进行了限定，促进应用质量的有效提升。

结束语

综上所述，本文简单分析了电路系统设备可能出现的短路问题和相关解决措施，主要为了解决系统发生的问题，也为未来阶段的检修工作提供参考依据。在系统分析过程中，对基础的电压、电流问题进行了分析，并结合管理需求，进行了完善改进，目的是提供一些可供参考的电流改进措施，促进电流质量提升。

参考文献：

[1]蔡益州,龙玺,冯丽萍.低压电器故障诊断与检测方法[J].电子技术,2022,51(01):130-131.

[2]李合,袁渊,姜宁.低压电器短路试验系统中开展高压电器动热稳定试验的研究[J].电器与能效管理技术,2021(02):54-59.

[3]莫继鹏. 低压100kA大电流试验装置研究[D].沈阳工业大学,2020.DOI:10.27322/d.cnki.gsgyu.2020.000793.