一、短路的基本概念

根據電力系統的運行經驗， 破壞系統正常運行的故障中最為常見而且危害性最大的是各種形式的短路。所謂短路是指不等電位的導體（含零電位的“大地”）之間的電氣短接。例如：相與相之間的短路、中性點接地系統中一相或是幾相的接地短路、三相四線系統中相線與中性線的短路等。

1、短路的原因及類型

（1）短路的原因

電力系統中產生短路的主要原因是電氣設備載流部分的相間絕緣或相對地絕緣被破壞，具體分析主要有以下幾個方面。

1）電氣設備的絕緣損壞，造成電氣設備絕緣損壞的原因很多，主要是由于電氣設備在制造時可能存在某些缺陷、電氣設備年久且長期低電壓過電流運行是絕緣會迅速老化、絕緣表面污穢使絕緣下降、絕緣受到機械性損傷等，上述原因會造成帶電部分的相與相或相與地形成回路。

2）供電系統受到雷電的侵襲或在切斷電路時產生過電壓，將電氣裝置絕緣薄弱處擊穿，造成短路。

3）運行人員誤操作造成短路。如設備檢修未拆除地線就加電壓或在未斷開斷路器之前，拉開隔離開關，形成強大的電弧，造成弧光短路等。

4）鳥獸跨越不同電位的裸露或是施工時挖傷電纜造成短路。

5）惡劣的氣候條件以及其他的意外事故也可能造成短路故障。

（2）短路的類型

在三相系統中，有下列幾種短路形式。

（1）三相短路：用符號K⑶表示，如圖a所示，三相短路時，三相短路回路中電抗相等，三相電壓和電流仍然保持對稱，屬于對稱短路。短路時電流增大，短路點電壓為零，電壓完全降落于短路回路中，短路后電壓與電流的相位差較正常時增大，接近于90°。

（2）兩相短路：用符號K⑵表示，如圖b所示，兩相短路時，整個系統的電壓的對稱性遭到破壞，屬于不對稱短路。短路后短路點相間電壓為零，故障兩相短路電流的大小相等而方向相反。

（3）單相短路，用符號K⑴表示，如c,d所示，單相短路發生在中性點直接接地系統中或三相四線制系統中，短路后電壓和電流的對稱關系均受到破壞，屬于不對稱短路。

（4）兩相接地短路，用符號K（1.1）表示，如圖e,f所示。兩相接地短路是指兩相在同一地點或不同地點同時發生單相接地。在中性點直接接地系統中，單相接地屬于短路，將被繼電保護裝置迅速切除。因此，在不同地點同時發生兩地接地短路的可能性較小，只有在雷電強烈時期，尤其在雙回路供電的情況下有可能在兩點或三點同時發生接地故障。在中性點不接地系統中，發生單相接地時其接地電流一般很小，通常允許帶電工作0.5～2h。在此期間，由于其他兩相對地電壓升高到√3，容易擊穿絕緣，造成另一相也接地而形成兩相接地短路。

2、短路的危害

短路故障一旦發生，往往會對電力系統的正常運行造成十分嚴重的后果，主要表現在以下及幾個方面。

1）短路時產生很大的短路電流（大容量系統中可達到數萬或數十萬安培），短路電流產生的電動力效應和熱效應，使故障設備及短路回路中的其他設備遭到破壞。

2）短路時電網電壓突然下降，會影響其他電氣設備的正常運行，嚴重的短路會影響整個電力系統的穩定性，使各電廠并列運行的發電機組失去同步，使系統瓦解而造成大面積停電，這是短路造成的最嚴重、最危險的后果。

3）對通信干擾，非對稱短路的不平衡電流在周圍空降產生很大的交變磁場，干擾附近的通信線路和自動控制裝置的正常工作。

3、短路電流計算的目的

1）選擇導體和電氣一次設備， 在選擇各種電氣設備時，需要計算出可能通過電氣設備的最大短路電流及其產生的電動力效應及熱效應，以便檢驗電氣設備的動穩定性和熱穩定性。

2）配置和整定繼電保護裝置。系統中應配置哪些繼電保護以及保護裝置的參數整定，都必須對電力系統各種短路故障進行計算和分析。

3）選擇限流電抗器，當短路電流過大時，會造成設備選擇困難或不經濟，這時可在供電線路中串接電抗器來限制短路電流。通過短路電流的計算，決定是否使用限流電抗器，并確定所選電抗器的參數。

4）確定供電系統的接線和運行方式。不同的供電系統的接線和運行方式不同，短路電流的大小也不同。

4、短路電流計算的基本假定條件

1）正常工作時，三相系統對稱運行。

2）所有電源的電動勢相位角相同。

3）系統中的同步和異步發電機均為理想電機，不考慮電極磁飽和、導體集膚效應等影響，轉子結構完全對稱定子三相繞組空間位置相差120°電氣角度。

4）電力系統中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統側。

5）短路發生在短路電流為最大值的瞬間。

6）元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數誤差和調整范圍。

5、短路電流計算中常用符號含義及其用途

1）短路計算基準值的選擇

為了計算方便，通常取基準容量Sb＝100MVA，基準電壓Ub取各級電壓的平均電壓，即Ub＝Up＝1.05Ue，基準電流Ib=Sb/√3Ub；

基準電抗Xb=Ub/√3Ib=Ub*Ub /Sb

其中線路電抗值的計算中，X0為：

a. 6~220kV架空線 取0.4 Ω/kM

b. 35kV三芯電纜 取0.12 Ω/kM

c. 6～10kV三芯電纜 取0.08 Ω/kM

上表中SN、Sb單位為MVA，UN、Ub單位為kV，IN、Ib單位為kA。

詳細的計算過程就不贅述了。在工程項目圖紙設計中，各個電氣設備的短路電流都是經過計算驗證確定的。否則發生短路，設備無法正常切斷故障回路，嚴重的造成大面積停電事故；所以在電力系統中是短路是個非常的重要關鍵字。你了解了嗎？