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摘要：电力系统发生短路故障时，会产生短路电流，由于短路电流可产生瞬间的破坏性，对整个电力系统都会造成很大的影响。因此分析短路电流发生的原因，做好短路电流的分析、计算对电力系统的规划设计和运行中的设备进行校验以保证电力系统正常运行具有重要的作用。本文结合短路电流计算实例对短路电流的计算做了相关研究。
关键词：电力系统；规划设计；短路电流
前言：在电力系统规划设计中，需要计算短路电流。其目的主要是为了选择断路器的遮断容量，并对今后高压断路器等设备的制造提出短路电流方面的要求以及研究限制系统短路电流水平的措施，同时为确定送电线路对附近通信线电磁危险的影响提供技术资料。从而从基础上预防和减轻短路电流对电力系统的危害。
一、短路电流产生的原因
短路电流的发生很大程度上取决于电力系统不够完善。电力系统不够完善可能表现为电气设备失常，电气设备在运行过程中由于长期使用不当，慢慢积累可导致电气设备存在缺陷，再加上缺乏系统维护更是增加了短路电流发生的危险性。另外，系统规划建设的不完善也对短路电流的发生有很大的危害，例如缺少避雷针，建设过程中由于种种原因而使用的劣质电线、电气设备等都可能加大短路电流的发生。此外，电力系统中的工作人员的操作失误也有可能导致短路电流的发生。因此，在电力系统中的每一个电气设备、每一段导线都需要是最严谨选择的对象，工作人员更是需要保持严谨的工作态度，保证电气设备等的正常运行，随时检查电气设备、导线等的情况，做到早发现、早维护，降低短路电流发生的可能性。
二、短路电流的危害
电力系统发生短路电流时，由于短路电流可产生瞬间的破坏性，对整个电力系统都会造成很大的伤害。供电网络发生短路时，由于瞬间发生性可能产生瞬间电流，产生巨大热量，对电气设备、导线等都会有所伤害。轻者损坏电气设备，若是采用的电气设备、导线等不符合规程规范，重者有可能造成火灾等现象。对于投资来说，这也是增加额外费用的原因。对于架空导线来说，瞬间电流产生的热量对架空线也造成了损伤，可能会熔断导线，造成停电。
因此在电力系统规划设计中，需对短路电流进行计算。从基础上预防和减轻短路电流的对电力系统的危害。
三、短路电流的预防
为了保证安全可靠供电，设计时必须要科学、合理，同时还应采取各种必要的安全措施，减少各类短路电流的发生。
1. 做好短路电流的计算工作，选择正确的电气设备。
2. 对继电保护的整定值和熔体的额定电流要正确选择，采用速断保护装置，以便发生短路时能迅速切断短路电流，减少短路电流持续时间，把短路造成的损失降到最小。
3.如果短路电流过大，可采用电抗器，从而以增加系统阻抗的方式来限制短路电流。
4. 变电站要安装避雷针，变压器附近和线路上要安装避雷器，减少恶劣天气中雷击造成的灾害。
5. 正确操作电气设备，并对电气设备经常进行巡视检查，及时发现并处理各类缺陷。
四、电力系统短路电流计算过程
在电力系统规划设计中，短路电流一般是计算今后10年左右最大运行方式时三相短路和单相接地短路的零秒短路电流。对现有断路器进行更换时还应按过渡年份计算。现结合电力系统设计中的相关实例，对短路电流计算进行介绍。
某地区需新建一座110kV变电站，根据系统规划，其110kV接入系统方案为“π”附近110kV线路，详见下图。
该变电站拟建规模为：终期2台50MVA主变压器，本期新上1台；110kV、35kV、10kV皆采用单母分段接线方式。该变电站建成后，将由220kV变电站1主供，220kV变电站2备供。其中新建110kV变电站至220kV变电站1导线长约3.3km，采用LGJ-240导线；至220kV变电站2导线长约37km，采用LGJ-240导线。
通过以上资料对新建110kV变电站短路电流进行计算。
1）选定短路电流计算年份，选择2020年
2）编制相应的电力系统接线图，详见下图
3）确定与短路电流有关的运行方式，本站正常运行方式为一主一备，220kV变电站1主供，220kV变电站2备供。
4）计算各元件的正、负、零序电抗
计算短路电流前需用到以下参数和公式：
基准容量S =100MVA；基准电压 U （其中110kV 侧基准电压为115kV，35kV 侧基准电压为37kV，10kV 侧基准电压为10.5kV）；基准电流 I = ①；基准电抗 = ②；系统短路容量S = = ③，式中 为短路故障点的等值电抗（标幺值）；单相接地短路电流I =3× ④
；三相短路电流I = ⑤；
由①②③，可得三相短路电流I = ⑥；设α= ，则由④⑤可得单相接地短路电流I = I ⑦。
同时还需计算各元件的正序、负序、零序电抗，如下：
线路正序电抗： =0.4*3.3* =0.00998
根据《电力系统设计手册》可知，有钢线避雷线，线路零序电抗 =3 ，可得 =0.02994。
根据收集资料得到现有的220kV变电站1，2020年的短路电流数据，其中110kV母线单相接地短路电流为16.29kA，三相短路电流为13.17kA。
经过①⑥⑦式，可以计算出系统正序电抗 =0.0381043，零序电抗 =0.016221
根据系统接线图中，主变数据，可以计算出主变三侧的电抗： %= ， = =0.215；
%= ， =-0.005；
%= ， =0.135。（ 为变压器额定容量）
5）绘制相应的正、负、零序阻抗图，如下
6）进行短路电流计算
参照系统阻抗图和式⑥⑦，可计算出短路电流：
110kV母线最大三相短路电流为10.44kA，单相接地短路电流为10.58kA；
35kV母线最大三相短路电流为5.93kA（单台），10.03kA（两台并列）；
10kV母线最大三相短路电流为13.82kA（单台），24.65kA（两台并列）。
根据上述短路计算结果，同时考虑远期电网发展，建议新建变电站 110kV、35kV、10kV断路器都按 31.5kA 考虑。同时根据上述计算结果，对其他设备进行选择。从而从基础上降低短路电流发生时，对设备造成的影响。
五、结束语
电力系统中短路电流的发生不仅对系统会造成损伤，增加维护修建费用，同时对于生物的生命安全也存在巨大的威胁。因此在做电力系统规划设计时，除了对电网的结构要进行合理的布局，电气设备、导线等的应用选择做好充分准备，同时还要做好短路电流的计算。通过对短路电流进行计算，可以对短路电流的危害进行基础预防，减少和降低短路电流发生时，对电力系统造成的影响。
参考文献：
[1] 电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册.中国电力出版社. 1998
[2] 王耀.浅析电力系统短路电流的危害和防范措施[J].科技天地.2009.
[3] 夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社.2004.
[4] 刘万顺.电力系统故障分析 [M].北京：中国电力出版社.2004.
[5] 刘燕玲，刘玲军.电力系统短路故障浅析.中小企业管理与科技.2011.
关键词：电力系统；规划设计；短路电流
前言：在电力系统规划设计中，需要计算短路电流。其目的主要是为了选择断路器的遮断容量，并对今后高压断路器等设备的制造提出短路电流方面的要求以及研究限制系统短路电流水平的措施，同时为确定送电线路对附近通信线电磁危险的影响提供技术资料。从而从基础上预防和减轻短路电流对电力系统的危害。
一、短路电流产生的原因
短路电流的发生很大程度上取决于电力系统不够完善。电力系统不够完善可能表现为电气设备失常，电气设备在运行过程中由于长期使用不当，慢慢积累可导致电气设备存在缺陷，再加上缺乏系统维护更是增加了短路电流发生的危险性。另外，系统规划建设的不完善也对短路电流的发生有很大的危害，例如缺少避雷针，建设过程中由于种种原因而使用的劣质电线、电气设备等都可能加大短路电流的发生。此外，电力系统中的工作人员的操作失误也有可能导致短路电流的发生。因此，在电力系统中的每一个电气设备、每一段导线都需要是最严谨选择的对象，工作人员更是需要保持严谨的工作态度，保证电气设备等的正常运行，随时检查电气设备、导线等的情况，做到早发现、早维护，降低短路电流发生的可能性。
二、短路电流的危害
电力系统发生短路电流时，由于短路电流可产生瞬间的破坏性，对整个电力系统都会造成很大的伤害。供电网络发生短路时，由于瞬间发生性可能产生瞬间电流，产生巨大热量，对电气设备、导线等都会有所伤害。轻者损坏电气设备，若是采用的电气设备、导线等不符合规程规范，重者有可能造成火灾等现象。对于投资来说，这也是增加额外费用的原因。对于架空导线来说，瞬间电流产生的热量对架空线也造成了损伤，可能会熔断导线，造成停电。
因此在电力系统规划设计中，需对短路电流进行计算。从基础上预防和减轻短路电流的对电力系统的危害。
三、短路电流的预防
为了保证安全可靠供电，设计时必须要科学、合理，同时还应采取各种必要的安全措施，减少各类短路电流的发生。
1. 做好短路电流的计算工作，选择正确的电气设备。
2. 对继电保护的整定值和熔体的额定电流要正确选择，采用速断保护装置，以便发生短路时能迅速切断短路电流，减少短路电流持续时间，把短路造成的损失降到最小。
3.如果短路电流过大，可采用电抗器，从而以增加系统阻抗的方式来限制短路电流。
4. 变电站要安装避雷针，变压器附近和线路上要安装避雷器，减少恶劣天气中雷击造成的灾害。
5. 正确操作电气设备，并对电气设备经常进行巡视检查，及时发现并处理各类缺陷。
四、电力系统短路电流计算过程
在电力系统规划设计中，短路电流一般是计算今后10年左右最大运行方式时三相短路和单相接地短路的零秒短路电流。对现有断路器进行更换时还应按过渡年份计算。现结合电力系统设计中的相关实例，对短路电流计算进行介绍。
某地区需新建一座110kV变电站，根据系统规划，其110kV接入系统方案为“π”附近110kV线路，详见下图。
该变电站拟建规模为：终期2台50MVA主变压器，本期新上1台；110kV、35kV、10kV皆采用单母分段接线方式。该变电站建成后，将由220kV变电站1主供，220kV变电站2备供。其中新建110kV变电站至220kV变电站1导线长约3.3km，采用LGJ-240导线；至220kV变电站2导线长约37km，采用LGJ-240导线。
通过以上资料对新建110kV变电站短路电流进行计算。
1）选定短路电流计算年份，选择2020年
2）编制相应的电力系统接线图，详见下图
3）确定与短路电流有关的运行方式，本站正常运行方式为一主一备，220kV变电站1主供，220kV变电站2备供。
4）计算各元件的正、负、零序电抗
计算短路电流前需用到以下参数和公式：
基准容量S =100MVA；基准电压 U （其中110kV 侧基准电压为115kV，35kV 侧基准电压为37kV，10kV 侧基准电压为10.5kV）；基准电流 I = ①；基准电抗 = ②；系统短路容量S = = ③，式中 为短路故障点的等值电抗（标幺值）；单相接地短路电流I =3× ④
；三相短路电流I = ⑤；
由①②③，可得三相短路电流I = ⑥；设α= ，则由④⑤可得单相接地短路电流I = I ⑦。
同时还需计算各元件的正序、负序、零序电抗，如下：
线路正序电抗： =0.4*3.3* =0.00998
根据《电力系统设计手册》可知，有钢线避雷线，线路零序电抗 =3 ，可得 =0.02994。
根据收集资料得到现有的220kV变电站1，2020年的短路电流数据，其中110kV母线单相接地短路电流为16.29kA，三相短路电流为13.17kA。
经过①⑥⑦式，可以计算出系统正序电抗 =0.0381043，零序电抗 =0.016221
根据系统接线图中，主变数据，可以计算出主变三侧的电抗： %= ， = =0.215；
%= ， =-0.005；
%= ， =0.135。（ 为变压器额定容量）
5）绘制相应的正、负、零序阻抗图，如下
6）进行短路电流计算
参照系统阻抗图和式⑥⑦，可计算出短路电流：
110kV母线最大三相短路电流为10.44kA，单相接地短路电流为10.58kA；
35kV母线最大三相短路电流为5.93kA（单台），10.03kA（两台并列）；
10kV母线最大三相短路电流为13.82kA（单台），24.65kA（两台并列）。
根据上述短路计算结果，同时考虑远期电网发展，建议新建变电站 110kV、35kV、10kV断路器都按 31.5kA 考虑。同时根据上述计算结果，对其他设备进行选择。从而从基础上降低短路电流发生时，对设备造成的影响。
五、结束语
电力系统中短路电流的发生不仅对系统会造成损伤，增加维护修建费用，同时对于生物的生命安全也存在巨大的威胁。因此在做电力系统规划设计时，除了对电网的结构要进行合理的布局，电气设备、导线等的应用选择做好充分准备，同时还要做好短路电流的计算。通过对短路电流进行计算，可以对短路电流的危害进行基础预防，减少和降低短路电流发生时，对电力系统造成的影响。
参考文献：
[1] 电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册.中国电力出版社. 1998
[2] 王耀.浅析电力系统短路电流的危害和防范措施[J].科技天地.2009.
[3] 夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社.2004.
[4] 刘万顺.电力系统故障分析 [M].北京：中国电力出版社.2004.
[5] 刘燕玲，刘玲军.电力系统短路故障浅析.中小企业管理与科技.2011.