摘要：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，發(fā)電容量的不斷上升，電源間的聯(lián)系越來越緊密，電力系統(tǒng)發(fā)生短路引起的短路電流隨之增大；短路電流的增大，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、對(duì)設(shè)備安全有很大危害。通過并聯(lián)電抗器可以限制短路電流，高壓限流器可以迅速切斷電流，保證電網(wǎng)安全。
1.引言
電力事業(yè)的發(fā)展，發(fā)電機(jī)及電力變壓器的容量越來越大，電力系統(tǒng)的容量也越來越大，電網(wǎng)的短路水平迅速提高。一方面對(duì)主變壓器等電氣設(shè)備的電動(dòng)力沖擊強(qiáng)度明顯增加，另一方面短路電流需要具有相應(yīng)開斷容量的斷路器和開關(guān)設(shè)備，設(shè)備的投資巨大，可靠性要求高。由于大的短路電流有極大的動(dòng)熱破壞作用，為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，要快速切斷短路電流或?qū)Χ搪冯娏鲿r(shí)行限制。在冶金、石化等行業(yè)，如海上石油平臺(tái)，供電網(wǎng)絡(luò)供電距離短、供電負(fù)荷集中，產(chǎn)生的短路電流大，如果不能夠及時(shí)限制短路電流，或者斷開故障電路，將造成設(shè)備無(wú)法承受動(dòng)穩(wěn)定沖擊造成的變形、熱穩(wěn)定造成的絕緣損壞，無(wú)法開斷事故擴(kuò)大事故范圍，給生產(chǎn)造成重大損失。
2. 短路電流的危害
由于短路電流的遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的額定電流，因此在發(fā)生短路電流時(shí)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)配件設(shè)備，如變壓器、電流互感器、母線、線路等產(chǎn)生大的電流沖擊，需要在設(shè)備選擇上選擇容量很大的設(shè)備，隔離開關(guān)、斷路器需要能夠承受短路電流；短路電流增加會(huì)造成設(shè)備溫度過高，接線端子過熱，加速設(shè)備的絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命；短路電流會(huì)造成部分線路過熱，容易產(chǎn)生絕緣破壞，過熱熔斷等問題。暫態(tài)過程的短路沖擊電流會(huì)在電氣設(shè)備上產(chǎn)生一個(gè)超過設(shè)備耐受極限的電動(dòng)力，從而破壞電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定；過大的短路電流會(huì)造成斷路器的開斷能力不足，使斷路器不能有效切除短路故障，從而造成事故擴(kuò)大；接地短路時(shí)的入地短路電流還會(huì)對(duì)鄰近的通信線路和鐵路信號(hào)產(chǎn)生電磁干擾，更重要的是會(huì)在接地短路點(diǎn)附件產(chǎn)生較高的接觸電壓和跨步電壓，造成嚴(yán)重的威脅人身和設(shè)備的安全。
3. 海上石油平臺(tái)短路示例
LIRA海洋石油平臺(tái)項(xiàng)目，一次系統(tǒng)圖見圖1所示，需要多個(gè)柴油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，計(jì)算短路電流非常大，一般短路電流超過50kA，開關(guān)柜設(shè)計(jì)承受短路電流相對(duì)容易，通過減少支撐間距，加大固定等措施，可以承受高的峰值耐受電流電動(dòng)力，150kA甚至更高，而市場(chǎng)上開斷63kA的斷路器不多，與50kA斷路器相比價(jià)格相差巨大，尺寸也相應(yīng)增大，因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，成本增加巨大，經(jīng)濟(jì)性很差，因此客戶堅(jiān)持選用50kA等級(jí)斷路器和開關(guān)柜。
圖1LIBA海上石油平臺(tái)一次單線圖
運(yùn)行規(guī)則是開關(guān)正常運(yùn)行方式是所有的母聯(lián)開關(guān)都合閘，三段母線連接在一起；兩臺(tái)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行并聯(lián)向三段母線上開關(guān)柜供電，因此故障額定值是34.5kA，小于設(shè)備額定短時(shí)耐受電流50kA，開關(guān)設(shè)備可以保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。
需要維護(hù)一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)，所有的母聯(lián)開關(guān)都合閘，三段母線連接在一起；連接了三臺(tái)發(fā)電機(jī)，當(dāng)需要維修的發(fā)電機(jī)分閘，另外一臺(tái)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)合閘時(shí)，在有限的轉(zhuǎn)換期間內(nèi)短路故障額定值是51.7kA，超出設(shè)備50kA短時(shí)耐受電流、斷路器50kA的短路開斷能力。如果不能隔離故障，將導(dǎo)致整個(gè)配電系統(tǒng) eHouse 停電。
