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[摘 要]随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高，供电系统的安全性和可靠性已成为各类用户共同关注的焦点。而在现在的低压电力系统运行过程中，有很多不同原因而造成的供电故障，其中短路故障是最常见的一种，也是对供电系统危害最严重的一种。
[关键词]短路故障；危害；短路计算；电器设备；保护；
中图分类号：S618 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0207-01
在供电系统设计中，不仅要考虑正常运行的情况，而且还要考虑发生故障的情况，最常见发生的故障是短路故障。短路故障不仅影响正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备，给企业造成一定的经济损失。为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。所以，在供电系统设计中，都必须对短路电流进行计算。
一、短路故障的危害
（一）供电系统中发生短路故障时，短路电流往往会产生电弧，它除了能够烧坏故障元件本身以外，还可能将周围的设备烧坏，甚至伤害周围的人员。
（二）当短路发生在主配电板的母线或干线上时，将会出现比正常电流大很多倍的短路电流，巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。
（三）短路同时造成系统电压大幅度降低，尤其是靠近短路点处的电压降得更低，从而导致一些用户用电受到影响。网络电压的降低，会产生的不同程度的机械应力和热效应，从而使供电设备受到损坏，也可能会损坏用户的用电设备。（四）短路故障发生时，系统功率分布会突然变化，使得各发电厂并联运行的稳定性造成破坏，从而使整个系统解列。
二、短路计算的意义和目的
综上所述，短路电流引起的故障，不仅对供电系统的运行造成极大的影响，还给用户造成一定的经济损失。为了消除和减轻短路故障带来的伤害，就必须要计算短路电流。正确地计算出电网中各点短路电流值的大小，有利于确定系统的保护方式，并合理的选择配电方式和保护装置，以确保电力系统发生短路时，能够快速、有效的切断短路故障，将故障限制在较小的范围内，从而将短路故障引起的破坏降到最低。另外，短路电流的分析、计算还能帮助检验电力系统电压等级选择的正确性以及发电机组和电能分配系统选择的合理性，也是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。
三、短路故障的分类
短路分为对称短路和不对称短路。三相短路又称对称短路，由于在三相短路时，被短路的三相阻抗相等，因此三相电流和电压仍是对称的。不对称短路是因系统的三相对结构遭到破坏，网络中的三相電压、电流不再对称。不对称短路有5种类型：两相短路、两相接地短路、两相短路接地、单相接地短路和单相接中性点短路。在电力系统中，单相短路故障约为总短路故障的65%，而三相短路故障只占5-10%。其中，在中性点接地的电力系统中，单相接地的短路故障约占全部故障的90%。而在中性点非直接接地的电力系统中，短路故障主要是各种相间短路。
四、计算条件
（一）假设系统有无限大的容量，用户处短路后，系统母线电压能维持不变，即计算阻抗比系统阻抗要大得多。
具体规定：对于3～35KV级电网中短路电流的计算，可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。
（二）在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般只计电抗而忽略电阻。
（三）短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。
五、电流短路计算
（一）主要参数
Sd三相短路容量？（MVA）简称短路容量校核开关分断容量
Id三相短路电流周期分量有效值（KA）简称短路电流校核开关分断电流和热稳定
IC三相短路第一周期全电流有效值（KA）简称冲击电流有效值校核动稳定
ic三相短路第一周期全电流峰值（KA）简称冲击电流峰值校核动稳定
x电抗（Ω）
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x是关键。
（二）标幺值
计算时选定一个基准容量（Sjz）和基准电压（Ujz）.将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值（相对于基准量的比值），称为标幺值
1、基准
基准容量Sjz=100MVA
基准电压UJZ规定为8级.230，115，37，10.5，6.3，3.15，0.4，0.23KV
有了以上两项参数，各级电压的基准电流就可以计算出来。
2、标么值计算
容量标幺值S*=S/SJZ.例如：当10KV母线上短路容量为200MVA时，其标么值容量S*=200/100=2.
电压标幺值U*=U/UJZ；电流标幺值I*=I/IJZ
3、无限大容量系统三相短路电流计算公式
短路电流标幺值：I*d=1/x*（总电抗标么值的倒数）.
短路电流有效值：Id=IJZ*I*d=IJZ/x*（KA）
冲击电流有效值：IC=Id*√1+2（KC-1）2（KA）其中KC冲击系数，取1.8
所以IC=1.52Id
冲击电流峰值：ic=1.41*Id*KC=2.55Id（KA）
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时，冲击系数KC，取1.3
这时：冲击电流有效值IC=1.09*Id（KA）
冲击电流峰值：ic=1.84Id（KA）
根据以上公式，就可以进行短路电流计算了。
五、短路故障的基本防范措施
（一）正确的计算短路电流，选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。
（二）正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置。以便发生短路时，能够快速的切断短路电流，从而减少短路所造成的损失。
（三）在变电站及变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。
（四）保证架空线路施工质量，加强线路维护保养。
（五）带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。
（六）加强基础管理，防止小动物进入变配电室。
（七）及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。
（八）在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。
（九）电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，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，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。
结束语
短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在整个供电系统电器和用户的设备设计具有非常重要的意义。为确保用户或供电系统的正常稳定运行，都必须事先进行短路计算，以作为合理选择电气主线、电气设备及载流导体、确定限制低短路电流的措施、在电力系统中合理的配置各种继电保护并整定其参数等重要依据。
参考文献
[1] 张慧勤电力工程电气设计手册电气一次部分水利水电出版社.
[2] 电机工程手册-电力系统部分.
[3] 牟道槐发电厂变电站电气部分重庆大学出版社.
[4] 王锡凡电力工程基础西安交通大学出版社.
[关键词]短路故障；危害；短路计算；电器设备；保护；
中图分类号：S618 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0207-01
在供电系统设计中，不仅要考虑正常运行的情况，而且还要考虑发生故障的情况，最常见发生的故障是短路故障。短路故障不仅影响正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备，给企业造成一定的经济损失。为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。所以，在供电系统设计中，都必须对短路电流进行计算。
一、短路故障的危害
（一）供电系统中发生短路故障时，短路电流往往会产生电弧，它除了能够烧坏故障元件本身以外，还可能将周围的设备烧坏，甚至伤害周围的人员。
（二）当短路发生在主配电板的母线或干线上时，将会出现比正常电流大很多倍的短路电流，巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。
（三）短路同时造成系统电压大幅度降低，尤其是靠近短路点处的电压降得更低，从而导致一些用户用电受到影响。网络电压的降低，会产生的不同程度的机械应力和热效应，从而使供电设备受到损坏，也可能会损坏用户的用电设备。（四）短路故障发生时，系统功率分布会突然变化，使得各发电厂并联运行的稳定性造成破坏，从而使整个系统解列。
二、短路计算的意义和目的
综上所述，短路电流引起的故障，不仅对供电系统的运行造成极大的影响，还给用户造成一定的经济损失。为了消除和减轻短路故障带来的伤害，就必须要计算短路电流。正确地计算出电网中各点短路电流值的大小，有利于确定系统的保护方式，并合理的选择配电方式和保护装置，以确保电力系统发生短路时，能够快速、有效的切断短路故障，将故障限制在较小的范围内，从而将短路故障引起的破坏降到最低。另外，短路电流的分析、计算还能帮助检验电力系统电压等级选择的正确性以及发电机组和电能分配系统选择的合理性，也是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。
三、短路故障的分类
短路分为对称短路和不对称短路。三相短路又称对称短路，由于在三相短路时，被短路的三相阻抗相等，因此三相电流和电压仍是对称的。不对称短路是因系统的三相对结构遭到破坏，网络中的三相電压、电流不再对称。不对称短路有5种类型：两相短路、两相接地短路、两相短路接地、单相接地短路和单相接中性点短路。在电力系统中，单相短路故障约为总短路故障的65%，而三相短路故障只占5-10%。其中，在中性点接地的电力系统中，单相接地的短路故障约占全部故障的90%。而在中性点非直接接地的电力系统中，短路故障主要是各种相间短路。
四、计算条件
（一）假设系统有无限大的容量，用户处短路后，系统母线电压能维持不变，即计算阻抗比系统阻抗要大得多。
具体规定：对于3～35KV级电网中短路电流的计算，可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。
（二）在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般只计电抗而忽略电阻。
（三）短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。
五、电流短路计算
（一）主要参数
Sd三相短路容量？（MVA）简称短路容量校核开关分断容量
Id三相短路电流周期分量有效值（KA）简称短路电流校核开关分断电流和热稳定
IC三相短路第一周期全电流有效值（KA）简称冲击电流有效值校核动稳定
ic三相短路第一周期全电流峰值（KA）简称冲击电流峰值校核动稳定
x电抗（Ω）
其中系统短路容量Sd和计算点电抗x是关键。
（二）标幺值
计算时选定一个基准容量（Sjz）和基准电压（Ujz）.将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值（相对于基准量的比值），称为标幺值
1、基准
基准容量Sjz=100MVA
基准电压UJZ规定为8级.230，115，37，10.5，6.3，3.15，0.4，0.23KV
有了以上两项参数，各级电压的基准电流就可以计算出来。
2、标么值计算
容量标幺值S*=S/SJZ.例如：当10KV母线上短路容量为200MVA时，其标么值容量S*=200/100=2.
电压标幺值U*=U/UJZ；电流标幺值I*=I/IJZ
3、无限大容量系统三相短路电流计算公式
短路电流标幺值：I*d=1/x*（总电抗标么值的倒数）.
短路电流有效值：Id=IJZ*I*d=IJZ/x*（KA）
冲击电流有效值：IC=Id*√1+2（KC-1）2（KA）其中KC冲击系数，取1.8
所以IC=1.52Id
冲击电流峰值：ic=1.41*Id*KC=2.55Id（KA）
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时，冲击系数KC，取1.3
这时：冲击电流有效值IC=1.09*Id（KA）
冲击电流峰值：ic=1.84Id（KA）
根据以上公式，就可以进行短路电流计算了。
五、短路故障的基本防范措施
（一）正确的计算短路电流，选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。
（二）正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置。以便发生短路时，能够快速的切断短路电流，从而减少短路所造成的损失。
（三）在变电站及变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。
（四）保证架空线路施工质量，加强线路维护保养。
（五）带电安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。
（六）加强基础管理，防止小动物进入变配电室。
（七）及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。
（八）在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。
（九）电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，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，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。
结束语
短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在整个供电系统电器和用户的设备设计具有非常重要的意义。为确保用户或供电系统的正常稳定运行，都必须事先进行短路计算，以作为合理选择电气主线、电气设备及载流导体、确定限制低短路电流的措施、在电力系统中合理的配置各种继电保护并整定其参数等重要依据。
参考文献
[1] 张慧勤电力工程电气设计手册电气一次部分水利水电出版社.
[2] 电机工程手册-电力系统部分.
[3] 牟道槐发电厂变电站电气部分重庆大学出版社.
[4] 王锡凡电力工程基础西安交通大学出版社.