[科普中國(guó)]-短路容量

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，需要迅速切斷故障部分，使其余部分能繼續(xù)運(yùn)行。這一任務(wù)要由繼電保護(hù)裝置和斷路器來(lái)完成。

來(lái)源所謂“短路”，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。為了校驗(yàn)斷路器的斷流能力，或者我們計(jì)算無(wú)功沖擊與電壓波動(dòng)關(guān)系時(shí)，都需要用到短路容量的概念。

定義短路容量是指電力系統(tǒng)在規(guī)定的運(yùn)行方式下，關(guān)注點(diǎn)三相短路時(shí)的視在功率，它是表征電力系統(tǒng)供電能力強(qiáng)弱的特征參數(shù)，其大小等于短路電流與短路處的額定電壓的乘積。從短路容量定義可以看出，它與電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式有關(guān)，在不同的運(yùn)行方式下，數(shù)值也不相同。因而工程應(yīng)用上需要進(jìn)一步弄清楚最大短路容量與最小短路容量的概念。所謂最大短路容量，是指系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式，即系統(tǒng)具有最小的阻抗值時(shí)關(guān)注點(diǎn)的短路容量；最小短路容量就是指系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，即系統(tǒng)具有最大的阻抗值時(shí)，發(fā)生短路后具有最小短路電流值時(shí)的短路容量。從以上定義可以看出：短路容量只是一個(gè)定義的計(jì)算量，而不是測(cè)量量，是反映電力系統(tǒng)某一供電點(diǎn)電氣性能的一個(gè)特征量，跟短路電流與該點(diǎn)故障前正常運(yùn)行時(shí)的相間電壓有關(guān)，短路容量是對(duì)電力系統(tǒng)的某一供電點(diǎn)而言的，反映了該點(diǎn)的某些重要性能：

①該點(diǎn)帶負(fù)荷的能力和電壓穩(wěn)定性；

②該點(diǎn)與電力系統(tǒng)電源之間聯(lián)系的強(qiáng)弱；

③該點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流的水平。隨著電力系統(tǒng)容量的擴(kuò)大，系統(tǒng)短路容量的水平也會(huì)增大，該值是根據(jù)該地電力系統(tǒng)的所有相關(guān)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的，既與本地用戶的用電設(shè)備有關(guān)，又與電力系統(tǒng)的設(shè)備及運(yùn)行方式有關(guān)。

短路容量的確定短路容量是根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的所有相關(guān)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的，既與當(dāng)?shù)赜脩舻挠秒娫O(shè)備有關(guān)，又與電力系統(tǒng)的設(shè)備及運(yùn)行方式有關(guān)。電力公司會(huì)計(jì)算好每一個(gè)電力用戶的短路容量，電力用戶應(yīng)向供電部門要求給予短路容量值。若下一級(jí)電力用戶沒(méi)有短路容量值，應(yīng)根據(jù)上一級(jí)母線的短路容量的給定值，詳細(xì)獲得從給定值之后的各電力設(shè)備參數(shù)，如電力線路、變壓器、電抗器等，通過(guò)有名值或標(biāo)幺值，再計(jì)算出本級(jí)母線的短路容量。1

最大短路容量選擇斷路器時(shí)，用最大短路容量。

設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)一套裝置時(shí)，電氣上主要的把握就是考慮各級(jí)母線關(guān)合電流的等級(jí)，也就是考慮電網(wǎng)短路電流及發(fā)電機(jī)反饋電流的條件下，發(fā)生故障時(shí)斷路器的分?jǐn)嗄芰Α＝佑|比較多的鋼廠和石化，其供電方式一般是將110kV電壓經(jīng)三繞組變壓器后送到各處。歷史悠久一點(diǎn)的廠大都采用6kV電壓等級(jí)，這是因?yàn)殚_(kāi)始的設(shè)備大都采用6kV電壓等級(jí)。隨著規(guī)模的擴(kuò)大，包括設(shè)備規(guī)模和供電規(guī)模的擴(kuò)大，采用6kV電壓等級(jí)時(shí)，往往能導(dǎo)致最大短路電流超過(guò)40kA，也就是需要采用50kA等級(jí)的斷路器。而50kA斷路器的成本要比40kA的高的多，所以開(kāi)關(guān)器件選型困難?，F(xiàn)在新上的系統(tǒng)或改造的系統(tǒng)，都是10kV的電壓等級(jí)，其主要原因就在于此。

影響系統(tǒng)短路容量對(duì)所接入的鏈?zhǔn)届o止同步無(wú)功補(bǔ)償器運(yùn)行狀態(tài)有嚴(yán)重影響。當(dāng)鏈?zhǔn)届o止同步無(wú)功補(bǔ)償器額定容量一定時(shí),系統(tǒng)短路容量越小,越容易導(dǎo)致其運(yùn)行不穩(wěn)定。而為了使鏈?zhǔn)届o止同步無(wú)功補(bǔ)償器在額定功率全范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠運(yùn)行,系統(tǒng)短路容量必須大于某限值。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所