2.3　电力系统短路

2.3.1　短路的概念及类型

电力系统应该不间断、可靠地供电，以保证生产和社会生活正常进行。但是，电力系统的正常运行常常会因为发生短路故障而遭到破坏。正常运行的供电系统，它的相线与相线、中性点接地系统中的相线与大地之间都是通过负载连接的。所谓短路，就是指相线与相线、中性点接地系统中的相线与大地之间不通过负荷，发生了直接连接的故障。

短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路，如图2.5所示。

三相短路是对称短路，其他类型的短路为不对称短路。根据有关资料统计，在中性点接地的电力系统中，以单相接地短路故障最多，约占全部故障的80%，两相短路和两相接地短路共占约15%，三相短路约占5%。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。

三相短路虽少，但其短路电流最大、短路点电压最低，因此对电力系统的危害也最大，故常以三相短路作为选择电气设备的依据。

2.3.2　短路的原因及危害

发生短路的主要原因是由于电力系统中的绝缘被破坏。绝缘的损坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所造成。例如，过电压、直接雷击、绝缘材料老化、机械损伤；操作人员的错误操作，如带负荷拉、合隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能允许的程度，使绝缘老化和破坏等。

另外，在电力系统中，某些事故也能直接导致短路，如杆塔倒塌、导线断线等；动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。

短路电流的大小除与短路种类有关外，主要还决定于短路点与电源的距离、系统的容量、发电机的参数以及发电机是否采用电压自动调节装置等。

短路对电力系统的危害主要有以下几个方面：

（1）短路电流可能达到该回路额定电流的几倍到几十倍甚至上百倍，某些场合短路电流值可到几十千安甚至几百千安。当巨大的短路电流流经导体时，将使导体严重发热，造成导体熔化和绝缘破坏。

（2）短路时往往同时有电弧产生，高温的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围的设备。

（3）由于短路电流基本上是电感电流，它将产生较强的去磁性电枢反应，使得发电机的端电压下降，同时短路电流流过线路、电抗器时，还增大了它们的电压损失。因而短路所造成的另外一个后果就是使网络电压降低，越靠近短路点处电压降低越多。当供电地区的电压降低到额定电压的6%左右而又不能立即切除故障时，就可能引起电压崩溃，造成大面积停电。

（4）短路时由于系统中功率分布的突然变化和网络电压的降低，可能导致并列运行的同步发电机组之间的稳定性的破坏。在短路切除后，系统中已失去同步的发电机在重新拉入同步的过程中可能发生振荡，以致引起继电保护装置误动作而大量甩负荷。

（5）不对称短路将产生负序电流和负序电压，异步电动机长期容许的负序电压一般不超过额定电压的2%～5%。

（6）不对称接地短路故障会产生零序电流，它会在邻近的线路内产生感应电势，造成对通信线路和信号系统的干扰。

（7）在某些不对称短路情况下，非故障相的电压将超过额定值，引起“工频电压升高”，从而增高了系统的过电压水平。

2.3.3　防止短路的措施

正确选择电气设备和正确的设计安装，加强维护检查和进行预防性试验，避免误操作，都是防止短路的有效措施。

同时，为了防止短路发生后对电气设备或人身造成损伤，在电力系统中的所有与载流部分有关的设备、装置、元器件，都必须经得起最大的短路电流所产生的热效应和电动力效应的作用而不致损坏，并需装设相应的保护装置来迅速消除短路故障。