选型软件：应对新挑战的解决方案 06 第二部分 - 潮流计算：优化电能质量与预防低效能 07 1 - 理解潮流计算 08 10 2 - 案例研究：提升工业电网性能 第三部分 - 短路电流：确保电网安全 12 13 1 - 短路电流定义及其影响 2 - 通过专业软件实现精确计算 16 19 3 - 将计算结果集成到保护设计中 第四部分 - 规范性控制：确保合规与性能 22 1 - 智能电网的国际标准 优势： |多源电网中选型软件的关键作用 1 优化电力能量流 通过潮流计算，软件分析负载、电流和电压的分布，做到能量损耗最小化并预测过载。 2 电网安全 能够在系统的任意点模拟短路电流计算，识别潜在风险并实现保护装置的选型和调整。 3 标准合规性 软件符合标准要求（如IEC、NF、VDE等），确保系统合规并简化第三方审核。 4 节省时间与提高精度 复杂计算 根据既定场景进行 潮流计算 过载 吸收负荷峰值 （如多个电动车充电 桩同时工作） 保护装置跳闸， 业务连续性中断 极端运行方式仿真 确保选型安全 安全 生产条件的 快速变化直接影响 短路电流 如果短路无法在允许 时间内检测并消除， 可能危及 人员和财产安全 采用对称分量法计算 以选择合适的 保护装置 06 选型软件： 应对新挑战的解决方案 3. 多源电网的复杂性日益增加，需要先

发电厂电气部分课程设计 发电厂电气部分课程设计 1. 电气主接线设计原则和程 序 2. 主接线方案的拟定与选择 3. 计算短路电流 4. 选择电气设备 5. 绘制电气主接线图 1. 电气主接线设计原则和程序 1. 电气主接线设计原则和程序 一、对电气主接线的基本要求 二、电气主接线设计的原则 三、电气主接线的设计程序 3 一、对电气主接线的基本要求 电气主接线的重要性 性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施 工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任 务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设 计思路、方法和步骤基本相同。  1. 对原始资料分析  2. 主接线方案的拟定与选择  3. 短路电流计算和主要电器选择  4. 绘制电气主接线图  5. 编制工程概算 2. 主接线方案的拟定与选择 2. 主接线方案的拟定与选择 一、对原始资料分析 二、主接线方案的拟定与选择 三、主变压器容量的确定原则 ，发电厂或变电站在电力系统 中的位置 ( 地理位置和容量位置 ) 和作用，本期 工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中 性点接地方式等。 主变压器和发电机中性点接地方式是一个综合性 问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电 压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘 水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和 发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。 18 一、对原始资料分析 (2) 电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展

某储能电站起火，燃烧 11 天多次复燃，造成周边电力供应中断和交通拥堵。 美国 2024 年 5 月 某项目在调试期间发生火灾，至少 2 个储能舱烧毁。 澳大利亚 2021 年 7 月 两处储能电站因强降雨漏水短路起火，持续燃烧 3 天，推动纽约强化储能安全审查。 美国 2023 年 6 月 某储能电站发生火灾，电芯热扩散并失控，约 2000 人紧急疏散，公路关闭，70% 设施损 毁；多日后电芯复燃，消防耗时 范围下运行，导致内部电化学反应异常并可能引发安全风 险的状态。如过充放、短路、过电流使用、强制放电、外部高压等。 热滥用：热滥用是指电池暴露在超出正常工作温度范围的环境中，或内部产热速率超过散热能力，导致温度持续 升高并引发安全风险的状态。 机械滥用：机械滥用是指电池受到外部机械力作用导致物理变形、结构损坏或内部短路的状态，是引发电池热失 控的重要诱因之一。如在制造、运输、安装过程中因外部机械力导致结构破坏或内部缺陷。 储能系统热失控触发因素 电芯风险源 电芯作为储能系统的核心部件之一，受当前生产制造能力与质量管控水平所限，仍无法完全杜绝热失控风险。其 核心诱因多为设计或工艺缺陷导致的本体异常（如杂质、毛刺、析锂）引发内短路，触发热失控链式反应。随着 电芯能量密度与单体容量的持续攀升，热失控发生后的能量释放强度、可燃气体生成量及跨电芯、跨电池模块的 连锁蔓延风险会进一步增加。 电池模块风险源 电池模块作为电芯集

及电池累计处理能量等. 11 c) 保护电池安全，主要保护类型有：电池簇过压保护、电池簇欠压保护、电池簇过 流保护、单体电池过压保护、单体电池欠压保护、单体电池过流保护、单体电池 过温保护、单体电池低温保护、短路保护。 d) 由于过充、过温导致的电池热失控往往是引起系统发生火灾的根本原因，BMU 把 实时监测到的电压、电流、温度等参量逐步上传，并通过上级管理单元进行汇总、 评估和仲裁。 e) 系统发 电池管理系统应具备自诊断功能，对电池管理系统与外界通信中断，电池管理系统内 部通信异常，模拟量采集异常等故障进行自诊断，并能够上报到监控系统。 告警保护功能 BMS 应具备电池的过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、过温保护、漏电保护 等保护功能，并能发出告警信号或跳闸指令，实施就地故障隔离，同时上报保护信息。告 警保护分三级，一级降功率 50%，二级停止充放电，三级禁止充放电并断继电器。 管理功能 相电压不平衡》规定的限值，公共连接点的负序电压不平衡度不超过 2%，短时不超过 4%；其中由 PCS 引起的负序电压不平衡度不超过 1.3%，短时不超过 2.6%。 保护功能： 内部短路保护 44 当 PCS 内部发生短路时（如 IGBT 直通、直流母线短路等），PCS 内的电子电路、保 护熔断器和交流接触器快速、可靠动作。 通讯故障保护 PCS 具有与就地监控站、电池管理系统的通讯故障保护，能够检测到与就地监控、电

功率自 动分配，为系统提供惯量及短路容量； 2）可提供高性能一次调频、调压、阻尼控制等功能，提升电网频率、电压 以及功角稳定水平。 3）改善系统谐波阻抗特性，减少电网次超同步、中高频振荡风险。 4）构网型储能模拟了常规发电机控制，同时可以改善常规发电机控制的不 足，如改善阻尼控制、调速控制励磁控制性能，根据系统需求可进一步增加直流 分量、短路电流主动抑制等功能。 储能变流器 系统指令执行相应动作，实现对充放电电压和电流的闭环控制。 储能变流器在正常的运行环境下，不出现误停机、误报警和其他无故停止工 作的情况，当出现故障时，应能够按照设计的功能可靠动作。电网发生短路故障 时，PCS 装置提供的最大短路电流可达 3 倍额定电流。 PCS 运行状态有充电、放电、待机和停机四种运行状态，各运行状态能相互 切换，从额定功率并网充电状态转为额定功率并网放电状态所需时间小于 0.2S。 式充电管理，可以兼容各大厂家多种不同配置和型号的储能电池。 为了保证储能变流器可靠稳定运行，储能变流器应具有完善保护功能，主要 功能包含以下但不限于：电网电压异常及频率异常保护；孤岛保护；输出过载保 护；输出直流分量控制；输出短路保护；直流过压保护；直流接反保护；低压穿 越保护；恢复并网保护；功率恢复速率控制； 同时，根据不同电池的 BMS 要求，根据其控制策略对电池侧充放电状况进行 保护， 包括过充、过放、容量保护等。

全球最大储能电站起火，火势蔓延，疏散2000名居 民，释放有害气体 03 工商业储能 全方位安全防护解决方案白皮书 04 电池热失控是储能系统的核心安全隐患。锂离子电 池在过充、高温、内部短路或机械损伤时，可能引发链式 放热反应，导致温度急剧上升（在数分钟内增加到超过 500℃）并释放可燃气体（如氢气、一氧化碳等，在高 SOC的情况下，超过5%的浓度即被认为达到气体爆炸 极限）。 击、电弧和短路风险。电气绝缘失效、接线错误或设备老 化可能导致高压电弧放电，瞬间释放巨大能量并引燃周 边设备。此外，电池簇并联运行时的环流问题可能加剧 局部过热。防范需依赖绝缘监测系统、电弧检测装置、 物理隔离设计以及定期维护，同时需严格遵循国际电 气标准。 电气危险 1.3 穿刺 电池老化 冒烟 起火 热失控 热滥用 电气滥用 机械滥用 无热失控 内部短路 爆炸 极端温度下 极端温度下 隔热塌陷 锂枝晶 刺穿隔膜 变形/隔膜撕裂 过充/ 过放 内部 短路 过热 挤压 工商业场景的储能系统需适配复杂环境（如高温、 粉尘、振动），设计难度高。电池一致性管理、通风散热设 计、消防系统集成等环节稍有不慎即埋下隐患。运维阶 段需持续监测电池健康状态（SOH）、均衡电芯电压并 更换老化组件，但专业技术人员短缺可能导致误操 作。此外，多系统协同（如光伏+储能）增加了故障诊断

多个维度分析设备的运行情况，帮助用户运维检修， 保障设备健康运行。 3.4 短路稳定性验证和上下级选择性保护 在智算中心供电安全及可靠性方面，新型一体化 电源系统重视短路稳定性安全验证分析和上下级选 择性保护 ［5］。中国联通自主研发的一体化电源设备在 出厂前均使用 ETAP 仿真计算软件进行短路计算，并 完成了上下游断路器的继电保护配合，使得设备无论 是在 UPS 主回路、静态旁路还是维修旁路运行状态 主回路、静态旁路还是维修旁路运行状态 下，均能够实现上下游保护，完成选择性匹配。 为了确保新型一体化电源在不同运行状态下的 系统安全性，通常在设计时进行短路阻抗和短路情况 计算。根据《电力工程电气设计手册》中的短路动稳 定校验计算方法，对导体短路时产生的机械应力进行 计算。通过合理的设计和预制化实现手段，可以确保 供电系统的连续性和可靠性，从而提高整体的安全性 和效率。这对于智算中心等关键场景尤为重要，因为

AM 系列综合保护装置 典型硬件 ASCP 电气防火限流式保护器 当低压配电回路发生短路故障时， ASCP200 电气防火限流式 保护器能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能 显著减少电气火灾事故，有效克服传统断路器、空气开关和监控设 备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火 花大，以及使用寿命短等弊端，特别适合配套充电桩使用？ 大量非线性负载使用会导致中性线

2)电缆，10kV 可用 ZRC-YJV22-8.7/15kV-3x25 电缆，截面满足并网线路送出 极限及压降要求。 2) 储能系统设备参数要求 储能系统提供的短路电流按 1、5 倍的额定电流计算，对用户内部及系统 短路电流影响不大，项目设备短路电流水平按 25kA 考虑。 20 3) 无功补偿容量配置 根据用户提供资料，********电力设备厂有限公司 10kV 侧线功率因数 考核标准为 2）报警功能 通信报警; 单体电池过压、欠压报警; 整组电池过压、欠压、过流报警; 温度过高、过低报警。 3）保护 单体电压过压、欠压保护; 36 整组电池过压、欠压、短路保护; 温度过高、过低保护。 4）参 数设置 电池组安装及运行参数的设置; 网络通讯参数设置; 接口协议参数设置; B CM 参数设置。 ESMU 主要技术参数 单相交流电源，配电箱原理如下图所示: …… …… 56 配电箱原理图 3.3.4 主要电气设备选型 3.2.5.6 10kV 变压器 本工程配置 630kVA 10kV 油浸式变压器 1 台，短路阻抗 6.5%，Dyn 11 联接 方式。变压器高压侧含高压负荷开关、熔断器、带电显示器、避雷器等设备，低 压侧包括框架断路器、塑壳断路器、浪涌保护器等设备。 3.2.5.7 10kV 开关柜