11傳統(tǒng)限制短路電流的措施分析概述1短路電流的危害根據(jù)短路的類型、位置和持續(xù)時(shí)間不同，短路的后果要么可能只會(huì)損害局地區(qū)的正常供電，要么也可能威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全。短路電流的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）在短路點(diǎn)附近的分支中，有一個(gè)電流超過(guò)正常值許多倍。根據(jù)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體之間產(chǎn)生高機(jī)械電壓，損壞導(dǎo)體及其支架。（2）如果短路持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，設(shè)備會(huì)因短路電流而升溫，設(shè)備可能會(huì)過(guò)熱和損壞。（3）短路發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)電壓顯著下降，電機(jī)電磁扭矩顯著降低，速度降低。如果電壓顯著下降，發(fā)動(dòng)機(jī)甚至?xí)Ｖ共⒃斐僧a(chǎn)品和設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。（4）如果短路點(diǎn)靠近電源并持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，并行運(yùn)行的發(fā)電廠可能會(huì)失去同步性，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，并導(dǎo)致重大停電。這是短路錯(cuò)誤最嚴(yán)重的后果。（5）如果出現(xiàn)不對(duì)稱短路故障，不對(duì)稱電流可能會(huì)產(chǎn)生足夠的磁通量，在相鄰電路中誘導(dǎo)大電動(dòng)勢(shì)，從而嚴(yán)重影響高壓線附近的通信線路或鐵路信號(hào)系統(tǒng)。2傳統(tǒng)限制短路電流的措施為了限制短路電流，國(guó)內(nèi)外的措施一般可分為三類：調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、改變電網(wǎng)運(yùn)行方式、安裝限流裝置。具體的措施主要有:采用限流電抗器，安裝高阻抗設(shè)備，改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地，采用直流輸電系統(tǒng)，安裝故障限制器等措施以限制短路電流水平[6]。具體措施如下：（1）加裝限流電抗器[7]。這種方法是目前世界各國(guó)最常用的限電措施。但是，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，一定的電壓降落產(chǎn)生在電抗器的兩端，電壓損耗和電磁干擾由此產(chǎn)生，這危害了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，而且，額定電壓限制了電抗器的電抗值，限流的效果很難達(dá)到預(yù)期。（2）采用高阻抗設(shè)備[8]，對(duì)外呈高阻抗特性的變壓器和發(fā)電機(jī)被安裝在電網(wǎng)中。在原理上進(jìn)行分析，使用對(duì)外呈現(xiàn)高阻抗的設(shè)備，相當(dāng)于是提升了系統(tǒng)的等效阻抗，而系統(tǒng)的額定容量保持一定，發(fā)生短路故障從而引起的線路過(guò)流得以抑制。但同時(shí)，值得注意的是，采用安裝高阻抗設(shè)備這種方案，足夠大的電容器容量被需要，目的是補(bǔ)償由于高阻抗帶來(lái)的電壓降低和無(wú)功損耗。這樣反而會(huì)增加成本，在經(jīng)濟(jì)性上比較差。（3）變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地，短路電流的零序通路被阻礙，即可以有效限制三相不對(duì)稱短路電流中的零序分量，而沒(méi)有影響正序等值電路。再加上實(shí)現(xiàn)該措施較為簡(jiǎn)便，并不需要投入很多，所以該種線路過(guò)流限制方式的在經(jīng)濟(jì)型上占優(yōu)勢(shì)，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在了多個(gè)電網(wǎng)中。但在實(shí)際上，該措施只能解決區(qū)域性的短路電流故障，它的一個(gè)弊端即是在解決全部的短路過(guò)流問(wèn)題上還存在缺陷。（4）采用直流輸電技術(shù)。直流輸電系統(tǒng)的特點(diǎn)是無(wú)功功率無(wú)法輸送，但能輸送有功功率，因此將現(xiàn)有交流輸電系統(tǒng)適當(dāng)分區(qū)，利用直流輸電系統(tǒng)能夠使短路電流有效減少，但是這樣會(huì)使將經(jīng)濟(jì)成本大大增加。也就是說(shuō)，直流輸電系統(tǒng)的采用，存在的一個(gè)最大的問(wèn)題就是成本太高，造價(jià)昂貴的直流輸電裝置使得要新建一個(gè)完整的直流輸電系統(tǒng)需要非常巨大的投資成本，不僅如此，運(yùn)行維護(hù)直流輸電系統(tǒng)所需的成本以及技術(shù)上的要求也非常高。（5）采用更高開(kāi)斷容量的斷路器。現(xiàn)如今斷路器存在的最大問(wèn)題就是開(kāi)斷能力存在不足，要解決這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)又要不影響電網(wǎng)的各種特性，提高斷路器的開(kāi)斷容量是行之有效的辦法。但現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是，國(guó)內(nèi)的變電站已經(jīng)建立了很多年，短路電流開(kāi)斷能力也是當(dāng)年的水平，難以滿足現(xiàn)如今的要去。如果改造這些設(shè)備，花費(fèi)的費(fèi)用將是十分巨大的。盡管遮斷容量高達(dá)100kA的斷路器已經(jīng)在國(guó)外部分廠家經(jīng)行生產(chǎn)，但運(yùn)用到實(shí)際中的斷路器數(shù)量還是非常少的，換言之，其還未能大規(guī)模投入使用[9]。另一方面，這些設(shè)備的安全性能還有待檢驗(yàn)。因此，試圖通過(guò)盲目地提高斷路器的一些性能來(lái)修復(fù)短路過(guò)電流故障還不是很現(xiàn)實(shí)。（6）加裝限流熔斷器。限流熔斷器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，沒(méi)有很復(fù)雜，設(shè)備和安裝成本不高，更可靠、更實(shí)用，對(duì)短路過(guò)電流也能起到一定的限制作用。但由于有限地熔斷器分?jǐn)嗄芰?，因此加裝限流熔斷器僅僅適用于配電網(wǎng)絡(luò)[10]，在輸電網(wǎng)絡(luò)中還無(wú)法應(yīng)用，更有無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)也不能自動(dòng)重合鬧。（7）提高電網(wǎng)電壓等級(jí)，同時(shí)分層、分區(qū)運(yùn)行電網(wǎng)。在限制電力系統(tǒng)短路電流中這是最根本和行之有效的辦法，但同樣的缺陷是，該方法要實(shí)行的話投資巨大，與此同時(shí)，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也被削弱了，潮流分布被改變，供電可靠性也被降低。以上這些都是現(xiàn)如今在國(guó)內(nèi)外普遍存在的一些限流措施[11]。上述分析表明，雖然上述各種措施都在一定程度上限制了系統(tǒng)短路電流地增加，但供電系統(tǒng)中也都存在著各種問(wèn)題，都將給電力系統(tǒng)地正常穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不利影響。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，不斷提髙的短路電流水平，越來(lái)越高的要求在用電設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性上，傳統(tǒng)意義上的限流措施已很難足現(xiàn)代供電系統(tǒng)發(fā)展的需求，因此，十分有必要尋找新的限流措施。多種方法比較下來(lái)，有效、可靠，最重要的是成本不太高的方法是加裝故障限流器。因此，21世紀(jì)電力系統(tǒng)主要研究方向之一就是故障限流器[12]。在1974，前瞻性的將故障限流器的研究和應(yīng)用就作為了電力研究院（EPRI）研究和發(fā)展（R＆D）的首要項(xiàng)目之一，在國(guó)內(nèi)外的電力行業(yè)中對(duì)于故障限流器的研究也一直是熱點(diǎn)。[13]參考文獻(xiàn)[1]韓禎祥，吳國(guó)炎.電力系統(tǒng)分析.杭州:浙江大學(xué)出版社，1993[2]湯涌，候俊賢，劉文卓.電力系統(tǒng)數(shù)字仿真負(fù)荷建模中配電網(wǎng)路及無(wú)功補(bǔ)償與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的模擬.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25(3):8-12[3]謝小榮,姜齊榮.柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社,2006.[4]鄭健超.故障電流限制器發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,34(29):5140-5148.[5]孫玉嬌,周勤勇,申洪.未來(lái)中國(guó)輸電網(wǎng)發(fā)展模式的分析與展望[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(07):1929-1935.[6]劉振亞,張啟平.國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展模式研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(07):1-10+25.[7]劉凱,陳紅坤,林軍,黃娟,何志勤.故障限流器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(07):147-151.[8]孫樹(shù)敏,劉洪順,李慶民,鄒亮.電力系統(tǒng)故障限流器研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2008(21):75-79.[9]EPRI:Superconductingpowerequipment[R].PaloAlto:EPRI，2012.[10]CIGRE-WGD1.15.DevclopmentandapplicationtrendofsuperconductingmatcrialsandelectricalinsulationtechniqucsforHTspowerequipmcnt[C]/CIGREGcncralSession，Paris，CIGRE，2006:D1-306.[11]NeM，SteurerM.High-tcmperaturesuperconductorfaultcurrentlimitcrs:concepts，applications，anddevelopmentstatus[J]SuperconductingScienccTcchnology，2007,20(3):15-29.[12]江道灼,敖志香,盧旭日,林日磊,陳世省.短路限流技術(shù)的研究與發(fā)展[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2007(03):8-19+87.[13]黃娟娟,鄭英芬.特高壓網(wǎng)架對(duì)華中電網(wǎng)短路電流水平的影響分析及限流措施[J].中國(guó)電力,2007(03):49-52.[14]SLADEP.，VOSHALLR，PORTERJ，etal.Theutil-ityrequirementsforadistributionfaultcurrentlim-iter[J.IEEETransactionsonPowerDelivery.1992，7(2):507-515.[15]FALCONEC，BEEHLERJ，MEKOLITESw，etal.Currentlimitingdevice--autility’sneed[J]IEEETransactionsonPowerApparatusandSystems，1974，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