4. 短路点选择与系统运行方式
在IEC 60909体系中，短路电流计算从来不是"算一个数"就结束的工作。同一个电气系统，在不同短路点、不同运行方式下，会得到差异很大的短路电流结果。工程上真正需要回答的是两类问题：设备该按多大的短路电流来选型和校验，以及保护该按多大的短路电流来整定和校验灵敏度。前者关心最大短路电流，后者关心最小短路电流。因此，短路点选择与运行方式组合，是短路计算开始之前必须先确定的两项边界条件。
一、为什么必须区分最大与最小短路电流
最大短路电流用于设备的热稳定与动稳定校验、断路器开断能力选择、导体截面与母线动热稳定校核。它决定了设备"能不能扛住最严重的短路冲击"。最小短路电流则用于保护装置的灵敏度校验、熔断器与过流保护的配合、接地故障保护的可靠性判断。它决定了保护"能不能在最不利情况下可靠动作"。
两者不是同一个工况下的两个数值，而是两组不同的系统状态。IEC 60909明确要求：计算最大短路电流时，应选择使短路电流最大的运行方式和网络条件；计算最小短路电流时，应选择使短路电流最小的运行方式和网络条件。这一原则贯穿整个计算过程。
二、短路点的选择原则
短路点不是随意选取的，它由计算目的决定。工程中通常按以下逻辑确定短路点：
- 设备校验用短路点：选在被校验设备所在位置，例如发电机出口、主变压器高压侧与低压侧、母线、出线首端。这些点代表设备实际承受短路电流的位置。
- 保护整定用短路点：选在被保护线路或设备的末端，即保护范围的最远点，因为末端短路时短路电流最小，是灵敏度最不利的位置。
- 系统关键节点：如并网点、母联、分段开关两侧，用于评估系统最大短路容量和运行方式切换的影响。
- 特殊点：如电缆线路中间接头、长线路分段点，用于判断保护配合是否仍然成立。
一个实用的做法是：先画出系统的单线图，标出所有可能发生短路的位置，再根据"最大电流用于设备、最小电流用于保护"的原则，筛选出必须计算的关键短路点，避免全网点计算造成工作量爆炸。
三、运行方式组合原则
运行方式组合的核心是：让系统阻抗尽可能小，则短路电流大；让系统阻抗尽可能大，则短路电流小。围绕这一物理本质，可以归纳出以下组合原则。
计算最大短路电流时：
- 所有可投入的电源全部投入，包括发电机、调相机、并联运行的变压器。
- 并联运行的线路、变压器全部投入，使系统阻抗最小。
- 中性点接地方式按最大接地短路电流考虑，如多台变压器中性点直接接地。
- 忽略那些会增大阻抗的因素，如长线路检修、变压器分接头处于增大阻抗的位置。
- 电动机负荷按对短路电流有贡献考虑，大型电动机在短路初期会向短路点馈送电流。
计算最小短路电流时：
- 只投入最小数量的电源，例如单台发电机、单台变压器运行。
- 并联回路退出，使系统阻抗最大，如双回线路只运行一回。
- 中性点接地数量最少，使接地故障电流最小。
- 考虑变压器分接头处于增大系统阻抗的位置。
- 电动机负荷一般忽略其反馈电流，或按最小贡献考虑。
四、最大与最小短路电流计算场景对照
下面这张图把短路点选择、运行方式组合与两类计算场景之间的关系集中表达出来，便于在工程中快速对照。
五、工程示例：某10kV配电系统
假设某10kV配电系统由一台110/10kV主变压器供电，10kV侧为单母线分段，两段母线各带一回出线。主变容量20MVA，短路阻抗8%，110kV侧系统短路容量按500MVA考虑。现在需要为10kV出线断路器选型，并校验出线过流保护灵敏度。
最大短路电流计算场景：两段母线并列运行，两台主变（若为双主变）全部投入，系统按最大短路容量考虑。此时10kV母线短路电流最大，用于选择出线断路器的开断能力和动热稳定参数。计算时系统阻抗取最小，变压器分接头取使二次电压最高的位置。
最小短路电流计算场景：单台主变运行，母线分段开关断开，出线末端发生两相短路。此时短路回路阻抗最大，短路电流最小，用于校验过流保护能否可靠动作。若灵敏度不足，则需要调整保护定值或增加保护配置。
这两个场景对应的是同一套设备、同一张单线图，但运行方式组合完全不同。工程中通常把这两种方式分别称为"最大运行方式"和"最小运行方式"，并在计算书中明确列出每种方式下投入的电源、线路和变压器状态。
六、运行方式组合的检查清单
为避免遗漏，可以在计算前用一份简表核对运行方式组合。下表给出的是示例性检查项，实际工程中应根据系统结构增删。
| 检查项 | 最大方式 | 最小方式 |
|---|---|---|
| 发电机/系统电源 | 全部投入 | 最少投入 |
| 并联变压器 | 全部投入 | 仅一台 |
| 并联线路 | 全部投入 | 仅一回 |
| 中性点接地 | 接地数量最多 | 接地数量最少 |
| 变压器分接头 | 使阻抗最小 | 使阻抗最大 |
| 电动机反馈 | 计入 | 忽略或最小 |
| 短路类型 | 三相短路为主 | 两相或单相接地 |
七、短路点与运行方式的配合关系
短路点选择和运行方式组合不是独立的两个步骤，而是相互配合的。同一个短路点，在最大方式下得到最大短路电流，在最小方式下得到最小短路电流；不同的短路点，其最大/最小电流对应的运行方式也可能不同。例如，母线短路时最大方式可能是双主变并列，而出线末端短路时最小方式可能是单主变加单回线运行。
因此，正确的做法是：先确定短路点，再针对每个短路点分别确定最大方式和最小方式，而不是先定一个全局的最大/最小方式再套用到所有短路点。这一点在复杂环网或多电源系统中尤其重要。
在实际计算书中，通常以表格形式列出每个短路点对应的运行方式、短路类型、计算电流值和用途，使计算过程可追溯、可复核。这样，设备选型和保护整定都能找到明确的计算依据，避免"一个电流值打天下"的粗放做法。