電力系統短路故障的特點
1.電力系統短路造成的危害
短路電流由于會產生極大的破壞力,產生的危害極大,主要的危害有以下幾點:
1.1引起投資費用的增加當電流發生短路時,短路點的電弧會造成電器設備的損壞,同時由于很大的電流通過設備會使設備持續發熱,從而破壞了設備的絕緣設置,造成設備的損毀。這就致使電力企業會經常進行電器設備的維修或更換,造成了費用的增加。還有可能因為高架電線溫度的上升造成線路故障點的損壞,引起絕緣體破損,導線熔斷等危害。更有甚者,由于電力系統發生短路,使并列運行的發電廠失去同步,造成電力系統的局部癱瘓,引起大面積的停電,從而帶來不可估量的經濟損失。
1.2給人民的財產生命造成危害由于電力系統的短路,增加了通信線路中的電磁感應的危害,也提高了跨步電壓的數據,給住在附近的人民造成生命和財產的安全隱患。
1.3造成通信干擾如果短路的原因為接地線路不對稱導致的電流不平衡,在發生短路故障時,會產生不平衡的磁通,會與鄰近的線路產生較大的電力差,形成電動勢能,會對通信造成極大的干擾,對設備以及人身安全也會構成危脅。
1.4破壞電力系統穩定性電力系統出現短路故障時,整個系統瞬間停擺,但與之同步的發電廠仍處于運行狀態,因此電力系統的穩定性被打破,致使電廠的電力供給停止,造成大面積停電的現象,這是短路故障危害中最為嚴重的后果。
2.我國目前限制短路故障的方法及措施
2.1采用發電廠與電網相互接線的方式選擇電網的電氣主線與發電廠相接能夠有效限制短路電流的產生。這種方式一般是為了限制單相接地產生的短路電流,可以采取變壓器中性點不接地的方式,或采用星形接線方式的變壓器來替代有系統樞紐點進行聯絡的自耦變壓器。這種接線方式一般對于變壓器和輸電線路均采用低壓側分列運行方式。
2.2采用線路電抗器線路電抗器能夠有效改善電路上的電壓分布,防止無功功率不合理的流動而造成的線路功率損失。它一般用于發電廠向電網供電達到6-10千伏的配電裝置中,能夠有效限制短路的電流,減少電路所需的開斷容量。
2.3發展直流輸電系統直流輸電系統是指由換流變壓器、直流輸電線路等多種直流設備組成的輸電系統。直流電能夠通過控制換流器來對輸電系統進行快速調節,并把電流自動保存為定值,有效防范電流的劇烈變化導致電網的不穩定性。而且直流輸電網不會發生短路電流的相互注入的情況,也從一定程度控制了電路的短路。
2.4采用FCL限制短路電流FCL是指故障電流限制器,它能夠通過減輕斷路器的負擔來對短路電流形成限制。配置適當的限流器,能夠有效改善電力系統運行頻率的穩定性,能夠有效的保護設備和控制電網事故。通常,電壓等級越高,短路故障產生的電流就越大,越難以進行及時開斷,而FCL的使用能夠有效減輕開斷的負擔。如果FCL限流器在短路電流到達極限峰值之前發揮作用,那么可以有效降低電器設備的熱穩定極限,從而大大提高輸電線路的利用率,降低電力系統的投資。
2.5使用性能可靠的繼電保護系統對于已經投入使用的變壓器,必須要配備穩定可靠的直流電源系統以維護系統的正常使用。由于我國目前電力系統中,變壓器通常遇到短路故障產生的巨大電流時都是自動跳閘后進行強行重啟,這樣會加劇變壓器的損害程度。所以,目前我國的一些電力部門在逐步根據電力系統的短路故障在瞬間消除的概率和能力,對高架線路取消使用強制重合閘,或者延長合間間隔時間來減少使用重合閘,從而避免因重合閘出現故障而帶來的問題。并且要經常性的對短路跳閘進行試驗和檢查。
2.6定期對變電器展開故障診斷排查工作當受到短路電流的沖擊之后,變壓器中的繞組會發生局部的變形,從而引起安全事故。因為變壓器的繞組變形會引起絕緣體受到損傷,還降低了變壓器繞組的機械性能,若再發生一次短路故障時,就會因為無法承受巨大的電流而引起設備的損毀。在實際操作中,要根據變壓器的電容量的變化來判斷繞組是否發生變形,并且要采用橫向、縱向對比的實測來了解變壓器的工作狀態,保證定期對變壓器進行修檢,從而降低事故發生的概率,保證電網的安全運行。
3.電力短路的預防
首先要做好短路電流的計算工作,選擇正確的電氣設備,并且要采用速斷裝置來保護電氣設備,以便在發生短路時能夠迅速切斷短路電流,降低損失;其次要使用電抗器來增加系統對電流的阻抗性;然后要注意電氣設備安裝及使用的安全性,比如在變壓器附近的線路上安裝避雷針,以防止雷擊對設備造成影響,同時,工作人員要定期對電路和電氣設備進行檢修和安全隱患排查,在工作中要保持高度的注意力,防止人為的失誤而產生不必要的影響;最后,要保證電力系統的安全穩定性,要加強對人員的管理和培訓,當線路的維護人員在帶電區域進行工作時,要采取防止短路的措施,并要加強對設備和線路的缺陷及時進行整改。結論總而言之,要提高電力系統的短路電流水平是一個復雜的系統過程,但是各相關部門一定要將控制短路電流的工作進行有效的規劃。同時,還應結合現有的電力技術水平,積極推動電流市場化及相關的技術研究。
作者:張曉戈 單位:天津發配電及電控設備檢測所

責任編輯:電力交易小郭
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