第1章电力系统故障分析的基本知识概要.ppt

电力系统故障分析的基本知识 姜彤 博士 华北电力大学 2008-01-16 基本概念 短路：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。在正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。 短路的类型：三相短路、两相短路、单相短路、两相短路接地。单相短路接地最多。分对称故障和非对称故障。 短路的基本类型 对称故障 三相短路 不对称故障 单相短路接地 两相相间短路 两相短路接地 故障的严重程度 电力系统的运行经验表明，单相短路接地占大多数。 三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路； 其他几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。 上述各种短路均指在同一地点短路，实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路，称为复杂故障。 产生短路的原因 电力系统短路故障发生的原因很多，既有客观的，也有主观的，但都是绝缘遭到破坏引起的。 1．自然界的破坏：雷击闪络引起过电压、空气污染使绝缘子表面载正常工作电压下放电、鸟兽跨接在裸露的载流部分以及大风或覆冰引起架空线杆塔倒塌。 2．人为的破坏：运行人员带负荷拉刀闸，在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作，施工挖沟伤电缆，放风筝落到高压线上。 3．设备自身问题：绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等。 短路对电力系统的危害 对设备的危害 对系统电压的影响 对系统稳定性的影响 对通信系统的影响 短路对对设备的危害 对设备的危害 短路点的电弧烧坏电气设备，甚至引起爆炸。短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。 对系统电压的影响 对系统稳定性的影响 对通信系统的影响 短路对系统电压的影响 对设备的危害 对系统电压的影响 短路还会引起电网中电压降低，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。 对系统稳定性的影响 对通信系统的影响 短路对系统稳定性的影响 对设备的危害 对系统电压的影响 对系统稳定性的影响 当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障的最严重后果。 对通信系统的影响 短路对通信系统的影响 对设备的危害 对系统电压的影响 对系统稳定性的影响 对通信系统的影响 发生不对称短路时所引起的不平衡电流产生的不平衡磁通，会在邻近的平行的通信线路内感应出相当大的感应电动势，造成对通信系统和铁路信号系统的干扰，甚至危及设备和人身的安全。 减少短路对系统的危害措施 电力系统设计和运行时，采取适当的措施来降低发生短路故障的概率 加装继电保护装置 自动重合闸 措施之降低短路故障概率 电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生短路故障的概率。 例如采用合理的防雷措施、降低过电压水平、使用结构完善的配电装置和加强运行维护管理，如在线路上加装电抗器：可以选用轻型的设备。 加装继电保护装置 自动重合闸 措施之加装继电保护装置 电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生短路故障的概率。 加装继电保护装置 采取减少短路危害的措施，其中，最主要的是迅速将发生短路的元件从系统中切除，使无故障部分的电网继续正常运行。 自动重合闸 措施之自动重合闸 电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生短路故障的概率。 加装继电保护装置 自动重合闸 由于大部分短路不是永久性的而是暂时性的，就是说当短路处和电源隔离后，故障处不再有短路电流流过，因此现在广泛采用重合闸措施。所谓重合闸就是当短路发生后断路器迅速断开，使故障部分与系统隔离，经过一定时间再将断路器合上。对于暂时性故障，系统就因此恢复正常运行，如果是永久性故障，断路器合上后短路仍存在，则必须再次断开断路器。装设重合闸的成功率，110kv及以上 75% ~95%；35kv及以上，50%~80%。 故障类型 横向故障 短路故障 纵向故障 断线故障 复杂故障 不同地点，同时发生不对称故障。 短路故障分析的主要内容 短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量（短路电流与故障前电压的乘积）的计算、故障后的系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系等。 短路故障分析的目的 在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、如开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备，制