1.引言
電力事業(yè)的發(fā)展，發(fā)電機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。一方面對主變壓器等電氣設(shè)備的電動力沖擊強度明顯增加，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熱破壞作用，為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，要快速切斷短路電流或?qū)Χ搪冯娏鲿r行限制。在冶金、石化等行業(yè)，如海上石油平臺，供電網(wǎng)絡(luò)供電距離短、供電負荷集中，產(chǎn)生的短路電流大，如果不能夠及時限制短路電流，或者斷開故障電路，將造成設(shè)備無法承受動穩(wěn)定沖擊造成的變形、熱穩(wěn)定造成的絕緣損壞，無法開斷事故擴大事故范圍，給生產(chǎn)造成重大損失。
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2. 短路電流的危害
由于短路電流的遠大于系統(tǒng)的額定電流，因此在發(fā)生短路電流時會對電力系統(tǒng)的各個配件設(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在電氣設(shè)備上產(chǎn)生一個超過設(shè)備耐受極限的電動力，從而破壞電氣設(shè)備的動穩(wěn)定；過大的短路電流會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，從而造成事故擴大；接地短路時的入地短路電流還會對鄰近的通信線路和鐵路信號產(chǎn)生電磁干擾，更重要的是會在接地短路點附件產(chǎn)生較高的接觸電壓和跨步電壓，造成嚴重的威脅人身和設(shè)備的安全。
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3. 海上石油平臺短路示例
LIBRA海洋石油平臺項目，一次系統(tǒng)圖見圖1所示，需要多個柴油發(fā)電機并網(wǎng)運行，計算短路電流非常大，一般短路電流超過50kA，開關(guān)柜設(shè)計承受短路電流相對容易，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力，150kA甚至更高，而市場上開斷63kA的斷路器不多，與50kA斷路器相比價格相差巨大，尺寸也相應(yīng)增大，因此對整個系統(tǒng)而言，成本增加巨大，經(jīng)濟性很差，因此客戶堅持選用50kA等級斷路器和開關(guān)柜。
運行規(guī)則是開關(guān)正常運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；兩臺發(fā)電機啟動運行并聯(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)備額定短時耐受電流50kA，開關(guān)設(shè)備可以保護系統(tǒng)安全運行。
需要維護一臺發(fā)電機時，所有的母聯(lián)開關(guān)都合閘，三段母線連接在一起；連接了三臺發(fā)電機，當需要維修的發(fā)電機分閘，另外一臺發(fā)電機啟動合閘時，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)致整個配電系統(tǒng) eHouse 停電。
未完待續(xù)。。。
