一、短路的概述
短路是指电网中有电位差的任意两点,被阻抗接近于零的金属连通。短路有单相短路、两相短路和三相短路之分,其中三相短路的后果最为严重。运行经验表明,在中性点直接接地系统中,最常见的是单相短路,大约占短路故障的65%~70%,两相短路故障占10%~15%,三相短路故障占5%。
当供电网络中发生短路时,短路电流很大,会使电气设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时会使网络电压大大降低,导致网络内用电设备不能正常工作。
二、短路的原因
1、电气设备的绝缘因陈旧而老化,或电气设备受到机械力破坏而损伤绝缘保护层。电气设备本身质量不好或绝缘强度不够而被正常电压击穿。
2、雷电过电压使电气设备的绝缘击穿。
3、没有遵守安全操作规程,例如带负荷拉闸、检修后没有拆除接地线就送电等。
4、因动物啃咬使线路绝缘损坏而连电,或者是小动物于母线上跳蹿而造成短路。
5、因风暴等自然灾害或其他原因造成供电线路断线、搭接、碰撞或电杆倒伏。
6、接线错误,例如低压设备误接入高压电源,仪用互感器的一二次线圈接反等。
三、短路的后果
1、短路电流的热效应
因为热量Q=0.24I2RT,由热量Q的公式可知,热量和电流的平方成正比,短路电流通常要超过正常工作电流的十几倍到几十倍,产生电弧,使电气设备过热,绝缘受到损伤,甚至毁坏电气设备。
2、短路电流的电动力效应
巨大的短路电流将在电路中产生很大的电动力,可能引起电气设备变形、扭曲甚至完全损坏。
3、短路电流的磁场效应
当交流电通过线路时,将在线路周围的空间建文起交变电磁场。交变的电磁场在临近的导体中产生感应电动势。当系统正常运行时,三相电流是对称的,其在线路周围产生的交变磁场可互相抵消,不产生感应电动势。当系统发生不对称短路时,不对称的短路电流将产生不平衡的交变磁场,对附近的通信线路、铁路信号集中闭塞系统及其他自动控制系统可能造成干扰。
4、短路电流产生电压降
当很大的短路电流通过供电线路时,将在线路上产生很大的电压降,使用户处的电压突然下降,影响用电设备的正常工作,例如,使电动机转速降低,甚至停转;使照明负荷不能正常工作(白炽灯变暗,电压下降5%则其光通量下降18%,气体放电灯容易熄灭,日光灯闪烁等)。
5、短路造成停电事故
越靠近电源发生短路,断电造成的影响范围越大。
6、严重的短路影响电力系统运行的稳定性
例如,会使并列运行的发电机组失去同步而供电系统解列。
7、单相对地短路电流产生较强的不平衡磁场
不平衡磁场能干扰附近的通信线路、信号系统及电子设备产生误动作。
四、短路的类型
1、单相短路
在三相供电系统中,任何一个相线对地或对电网的中性点直接被导体连通称为单相短路。电气上的"地"是指电位为零的地方,在中性点接地的系统中,中性点的电位不一定是零。因为中性点处的接地电阻不可能是零,而且当三相负载不平衡或网络有高次谐波时,中性点对地是有小电流的。若相线与中性点短路,就会产生很大的短路电流。低压系统短路时电压一般是220V,单相短路的形式如下图中 (a)、(b)、(c)所示。
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2、两相短路
两相短路是指在三相供电系统中,任意两根相线之间发生金属性连接。这种短路是不对称故障。在低压系统中,一般是380V。两相短路比单相短路电压高,危险性也比较大。两相短路的形式如上图中(d)、(e)所示。
3、三相短路
三相短路是指在三相供电系统中,三根相线同时短接。这种短路属于对称性故障,短路电流一般很大。三相短路的形式如上图中(f)所示。
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