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摘要：随着社会经济不断发展，电力能源在现代社会各个行业、领域得到了越来越深入且广泛的应用，现代人对于电力能源的依赖程度逐年增高，相应提高了对于电力系统运行安全性和可靠性的实际要求。短路电流是一种较为常见的电力系统运行问题，如不能采取相应科学的限流措施，就可能导致增加电网建设成本、运维成本、破坏原有电力线路等一系列问题，影响系统的正常运行。笔者即从变电站电气设计入手，就限流措施的科学运用，发表几点看法，以供相关人员参考。
关键词：变电站；电气设计；限流措施；实践措施
电力能源作为一种高效、清洁能源，在现代社会建设发展过程中，得到了广泛且深入的应用。随着我国社会经济和电力事业不断发展，现代社会对于电力能源的依赖程度逐年增高，对于电力系统运行安全性和可靠性也提出了更高的标准要求。变电站作为电力系统的重要基础组成，其运行状态直接影响到电力系统整体的运行安全和运行性能。传统模式下，变电站电力设计普遍不会考虑限流措施的设计应用，从而给变电站的工作运行埋下了巨大的安全隐患。大量的实践研究表明，科学运用限流措施，可有效提高变电站的运行性能，减少不必要的运行故障，保障系统运行的稳定性、可靠性和经济性。本文即从短路电流的实际危害入手，就其在变电站电气设计中的科学运用措施，进行了分析和探讨，具体内容如下：
一、短路电流可能导致的危害分析
（一）增加电网建设成本投入
对于变电站来说，如在变电站工作运行中，发生短路电流大幅度增加的问题，则变电站固有的电气设备和断路器就很难再满足变电站的实际运行需求，较容易出现线路运行失稳的问题。此时，为保障变电站的正常运行，就需要改用更大遮断电流的断路器及对应的电气设备，以消除短路电流增加的干扰和影响，在设备更替的过程中，就会导致电网建设成本投入的增加。
（二）加剧故障点的破坏作用
如变电站处于短路电流增大的环境，则电力系统整体都会发生相应的变化，在这种状态下，无论是绝缘子破损故障，还是线路上的故障点，其故障破坏作用均会比短路电流增加前更为严重，导线熔断故障的发生概率也会随之升高。此外，如电力线路中的短路电流大幅度增加，还会对其他电缆的使用产生干扰和影响，如发生线路故障，其破坏面积和损坏程度也会比常规性的故障更加严重。
（三）威胁线路的运行安全
短路电流异常增加直接威胁着变电站的运行安全，在此状态下，如电流出现不对称电流问题，就会因不平衡电流产生磁通，当磁通积累到一定程度时，在相邻的电路中就会有感应电动势产生。这种感应电动势对于高压电力线路周边的铁道信号系统和通信线路系统危害极大，尤其是与电力线路相平行的通信线路，将直接威胁线路的运行安全。
（四）损害主变压器设备
正常情况下，即变电站处于正常的运行状态，主变压器设备也会受到馈线短路电磁的干扰和影响，但这种干扰的破坏程度有限，不会对设备运行造成严重的威胁。如变电站处于短路电流异常增加状态，则上述干扰作用将被大幅度的强化。同时，馈线短路电磁干扰具有潜伏性特点，在问题发生初期阶段，较难检测和发觉，随着破坏的积累，就容易对主变压器造成永久不可逆的损害。
二、短路电流的计算分析
计算短路电流是科学运用限流措施的重要基础和根本依据，在实际操作过程中，需根据短路电流实际情况确定计算方法，以确保计算结果的科学性和准确性。通常情况下，短路电流的计算分为两类情况，一类是对称短路电流的计算，一类是不对称短路电流的计算。
（一）对称短路电流的计算分析
对称短路网路如图一所示。在非金属性短路故障发生时，故障点f经过过渡抗阻Zf造成短路，此时，Zf并没有参与形成网络的节点抗阻矩阵或导纳矩阵。如短路电流计算对于计算精度并没有过高的要求，则所有节点对应的负荷都可以忽略，线路在短路故障发生前视为空载状态，各节点对应的电压分量均采用标准值1表示，则短路电流If和短路后节点i中的实际电压，可使用如下公式表示：
If=1/（Zff+Zf）
Ui=1-[Zif/(Zff+Zf)]
如发生金属性短路故障，则Zf的值为0。得知各节点阻抗矩阵对应的相关数据后，即可对短路电流进行计算。
（二）不对称短路电流的计算分析
对于不对称短路电流的计算而言，其计算步骤与对称短路电流相同，需优先计算出故障口的电流，再完成网络中各节点的电压计算，最终由各节点电压计算各支路电流。二者的计算差异主要表现在计算顺序方面，不对称短路电流需严格遵照如下顺序计算：
If(i)=Uf(0)/(Zff+Z△)
If(2)=K2×If(1)
If(0)=K0×If(1)
Uf(1)=Uf(0)-(Zff(1)×If(1))
Uf(2)=-Zif(2)×If(2)
Uf(0)=-Zif(0)×If(0)
上述公式中，涉及的各类不对称故障，K2、K0、Z△，均可由其对应的计算公式获得。
三、限流措施在变电站电气设计中的应用分析
（一）分列性的变压器运行分析
以电压等级为10kV的变电站为例，使用母线分段运行的方法，即可保障母线线路相关短路电流仅通过一台主变设备，进而控制降低母线线路中的短路电流增加幅度，保障系统的运行安全。如采用这种运行模式，当变电站内部变压器出现故障时，在分段断路器设备完成接通前，母线线路需维持停电状态。电力人员也可使用安设自投装置的方法，解决以上问题，优化变电站整体的运行性能。
（二）合理使用电抗器装置
就变电站电气设计而言，在低压回路运行系统中合理引入串联型电抗器装置，可达到控制降低低压侧短路电流参数的目的，从而保障短路电流增加值在一定可控制范围，维持系统的运行安全和稳定。但如果仅依靠这一措施进行调节控制，容易导致变电站配电楼面积增大等问题，经济性相对较差。
（三）科学使用具有高阻抗特性的变压器设备
科学引入和使用具有高阻抗特性的变压器设备，可有效提高变电站系统整体的电流水平，从而降低馈电线路对于周边通信线路的干扰作用。选择这种方法，不可避免地会造成一定的初期投资成本增加问题，想要大范围的应用和推广，还需进一步加强高阻抗变压器设备的研发，以不断优化设备性能、降低设备安装成本，从而提高这一方法的经济性和可操作性。
（四）加强出线电抗器装置设计
如短路电流问题过于严重，且以上三类措施取得控制效果有限，则相关电力人员需加强出线电抗器装置设计的方式，加强对短路电流的控制，以确保系统整体的运行安全和稳定。但此类方法的成本较高，需综合现场实际情况合理选择是否使用。
结语：
综上所述，短路电流对于变电站运行的危害巨大，可能导致变电站建设成本增加、线路运行故障等一系列问题。因此，相关电力人员应全面加强对短路电流控制的重视，加强短路电流的科学计算，并根据变电站实际情况，科学选择合适的限流措施，以优化变电站的运行性能，保障变电站的运行安全和稳定。
参考文献：
[1]何伟燕.变电站电气设计需合理采用限流措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2013(19).
[2]刘晨.变电站电气设计需合理采用限流措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2016(08).