短路电流增大对断路器及电流互感器的影响及解决策略

短路电流增大对断路器及电流互感器的影响及解决策略

吴梦华

东莞市输变电工程建设有限责任公司   广东省东莞市  523430

摘要：短路电流是电力系统中普遍存在的一种故障形式，可能在瞬间产生巨大的电流对电网设备造成严重的冲击。断路器及电流互感器是电力系统中的重要保护设备，担负着保护系统设备及维持系统安全稳定运行的重任。但是短路电流的增加可能会对断路器与电流互感器造成不良影响，从而造成设备性能下降，甚至引发故障。本文就短路电流增大对断路器及电流互感器的影响探讨，进而制定解决策略，旨在维护电力系统的稳定运行。

关键词：短路电流增大；断路器；电流互感器；影响分析；解决策略

短路电流增大易使得断路器无法正常工作，不能及时切断电路，从而造成重大安全隐患。因短路电流增大电流互感器可能被损坏，甚至无法准确测量电流，从而影响电力系统的正常运行。因此，电力行业应升级或替换断路器，选择更能承受大电流的断路器，以保证发生短路时的可靠断路。也可考虑加装限制器或限流装置，从而控制电流幅度，降低对断路器及电流互感器的冲击。通过定期检查及维修便于及时发现故障从而排除，以此保证设备正常运转。

一、短路电流增大对断路器及电流互感器的影响

（一）对断路器的影响

短路电流增大会使断路器承受较大的电流冲击，甚至超过其额定容量，使断路器无法正常工作。瞬间过载断路器可能出现过热、烧毁等现象，使其失去保护功能。短路电流增大也会影响断路器的使用寿命，高压大电流冲击下，断路器内部元件加速老化磨损，缩短其使用寿命，严重时可能导致设备失效，甚至引发安全事故。

（二）对电流互感器的影响

短路电流增大会使电流互感器的运行工况恶化，电流互感器需要承受较大的电流负载，有可能超过设计参数，造成过载，甚至损坏。短路电流增大时电流互感器内磁场强度增大，对测量精度和稳定性产生影响。短路电流增大也会影响电流互感器的测量精度，因短路电流具有瞬间增加、频率快速变化等特点，给电流互感器测量带来困难。当电流瞬间增加时，电流互感器无法及时对电流值进行准确的测量，从而产生误差。因电流互感器要承受较大的电磁力及机械应力，可能会损坏其元件，如线圈、磁芯等，从而降低电流互感器的使用寿命。

二、解决短路电流增大相关策略分析

（一）优化设备的设计与选择

针对短路电流增大对断路器和电流互感器造成影响，优化设备设计与选型是关键途径（如表一）。为保证断路器能承受较大的短路电流，可考虑采用较大容量的断路器（如表二）。也可采用熔断速率较快的断路器，以缩短对设备的冲击时间，进而减少可能造成的损害。选用电流互感器时，应优先选用额定电流较大、误差率较小的产品，以保证在大短路电流条件下能精确测量出电流值[1]。同时为防止短路电流增大造成设备过载，可选用带过载保护的电流互感器，避免对设备造成损坏，保证系统安全稳定运行（如表三）。

表一：断路器相关参数（仅参考）

表二：电流互感器相关参数（仅参考）

表三：断路器和电流互感器选择考虑因素

（二）使用短路电流限制器

短路电流增大对断路器和电流互感器产生影响时，采用限流装置可有效解决该问题的发生。短路限流器是一种对短路电流大小进行控制的装置，能有效限制短路电流的大小，进而对断路器及电流互感器起到保护作用（如图一）。短路限流器通过在电路中加入特定元件，一般为电阻或电感以限制电流[2]。在短路情况下，限流装置能自动调整电流大小，防止过大电流通过断路器或电流互感器，从而保护其免受破坏。使用限流器时应根据具体情况选择适当的限流器型式及参数，通过对线路负载特性、耐短路能力、设备额定工况等因素分析，确定最优的限流器配置方案，实现对变压器与断路器的有效保护（如表四）。

表四：常见短路电流限制器型式及参数

图一：短路电流限制器作用机理示意图

（三）加强电力系统运行的监测

面对短路电流增大对断路器和电流互感器造成的影响，加强电力运行系统监控是解决问题的有效途径。针对电力系统运行情况进行实时监控，可有效防止故障发生，从而保证系统安全稳定运行[3]。采用实时监测装置对线路电流的变化进行监控，通过安装电流监测装置，可对电路中电流的大小及波动情况进行实时监控，若发现异常电流增大，可及时采取措施，防止损坏断路器及电流互感器。为更好监测电路系统的运行状况，电力行业可采用多种先进的监测技术，如远程监控系统、智能电表等。各种技术可以实时监测电路的电流、电压等参数，从而及时发现异常情况并采取相应的措施，保障电路系统的安全稳定运行（如表五）。

表五：列出多种监测方法与技术的应用情况

（四）不定期检测和维护

解决短路电流增加对断路器和电流互感器的影响，其中关键措施便是进行不定期的检测与维修。定期检测设备的健康状况以及运行状态，有利于及时发现故障，进而制定有效的更换或者维护措施，有效排除故障，降低短路电流对断路器及电流互感器的危害[5]。定期检查断路器的接线端子是否拧紧，观察其外表有无不正常的磨损和锈蚀，动作装置的灵活性和可靠性。对电流互感器应检查其绝缘状态，并对其输出信号进行精确测量，以确保其工作稳定可靠。针对发现的故障及时进行更换与维修，对于断路器如发现接线端松动或外壳损坏，应立即停止使用，快速进行修理。对于电流互感器维修时要根据具体情况，有时还需要更换磁芯，校正输出信号。实时对短路电流增加对断路器及电流互感器的影响数据进行分析，可深入了解故障产生的根本原因，从而更好地指导维修与防护。只有加强日常的检测与分析，才能有效解决短路电流增加给设备带来的危害，从而保证电网的安全稳定运行。

结束语：

综上所述，要想解决短路电流增大对断路器、电流互感器的影响，电力行业必须选择满足短路电流标准的断路器，并保证其能承受短路电流冲击。对断路器进行定期检查与维修，保证其运行状况良好，对于老化、破损的零件应及时更换。电流互感器要根据实际情况选用适当型号、额定容量，防止过载。只有这样才能使我国的电力行业的稳定发展，从而满足人民生活及生产用电需要。

参考文献：

[1]茹梦歌,彭振东.短路电流对混合式断路器关断的影响分析[J].船电技术,2022,42(06):45-48+52.

[2]马飞越,刘志远,赵庆,项彬,相中华,丁培,罗金辉,姚晓飞.短路电流直流分量对断路器电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流的影响研究[J].高压电器,2021,57(08):23-31.

[3]张健,甄超,吕斌,魏存金,牛立群,季坤.基于最后电流半波能量的断路器分断容量校核方法研究[J].电器与能效管理技术,2021,(07):56-60.

[4]周荣伟,曲德刚.短路电流直流分量对断路器分断能力影响分析[J].建筑电气,2020,39(12):6-10.