电力系统故障

[拼音]：dianli xitong guzhang

[外文]：faults of power system

因自然的（雷击、风、雹、鸟兽、绝缘材料的自然老化、污秽等）和人为的（设计、制造、安装和运行维护不良等）原因造成电力系统正常运行的破坏。它包括相间绝缘破坏造成二相或三相短路故障、相对地绝缘破坏造成单相或多相接地故障、一相或二相断线故障和非全相运行、同步发电机的低励或失磁（见发电机失磁）、电力系统振荡、电压崩溃或频率崩溃，以及多种故障同时发生或相继发生而同时存在的复故障。在各种类型的故障中，使故障的电力系统仍旧维持三相对称状态的故障称为对称故障；而使故障的电力系统三相之间不再能维持三相对称状态的故障，统称为不对称故障。不对称故障有单相接地，二相短路，二相短路接地，单相或二相断线和非全相运行。

通过有关人员的主观努力，可以使电力系统故障次数减到最小，故障后果降到最轻。但是，不发生故障是不可能的。可以说，没有对电力系统故障的深刻认识和防护措施，就没有电力系统的安全运行。

短路故障

电力系统由于相间或相与地之间绝缘的破坏造成的电力系统故障。常见的短路故障种类有单相接地、两相接地短路、两相短路和三相短路。中国─220千伏电力系统(1961～1977)的短路故障统计资料如表。

短路故障使电源和故障点之间的联系阻抗减少，并且由于电磁的惯性将产生较大的电流（短路电流）。例如在发电机端突然短路时，流经发电机的短路电流瞬时值可能达到发电机额定电流的10～15倍，其电动力可能造成线圈的动稳定性（机械强度）破坏。短路故障如果不及时处理，它将对电力系统的运行带来严重的影响和后果。

断线故障

由于断路器三相合闸、分闸的同期性不良或非全相操作（如某一相拒动）、输电线路因外力而一相或两相断线造成的电力系统故障。断线故障如不及时处理，系统就转入非全相运行。对于这种故障状态的分析计算可应用对称分量法和正序等效法则，其等效电路是复合序网（见短路电流）。

断线故障虽没有短路故障那么大的电流，但长时间的非全相运行也将产生严重的后果，主要表现为以下3方面。

（1）负序电流产生逆向旋转磁场，使发电机转子承受附加扭振力矩（振动频率为100赫），有可能与发电机组的轴系发生共振而损伤机组，即使没有发生共振，长时间的倍频扭矩也可能使机组旋转轴系受到扭振应力而造成材料的疲劳损伤，影响运行寿命。

（2）负序电流的逆向旋转磁场在转子中感应倍频电流，由此产生附加发热，时间持续过长，将烧伤转子或减少输出功率。

（3）非全相运行产生的零序电流，将对邻近通信线路和信号线路产生干扰，因此非全相运行的零序电流大小和持续运行时间应受到限制。

复故障

在电力系统中，同时发生或相继发生同时存在的故障称多重故障。例如超高压电力系统中常采用单相重合闸装置，在发生单相接地故障而两侧单相重合闸又不同时动作的过程中，就将同时出现短路故障与断线故障的两重或三重复故障。

复故障的分析计算比较复杂。但不论多么复杂，复故障总是由若干个简单故障所组成。每一个简单故障对应着序网中的一对端口，而且任一种简单故障的三序序网联接只有并联和串联两种方式。属于并联型的有两相短路，两相接地和单相断线；属于串联型的有单相接地、二相断线。因此n重复故障的序网表现为n个端口的网络，n个端口可以分别按n重复故障的边界条件联接成并联或串联，形成复合序网。这样，就可以应用n端口网络理论来分析求解n重复故障。因为多重故障的特殊相不同，其边界条件的电压电流关系中必然包含转角因子a=e 公式符号和a2=e，因此三序序网的各端口不能直接相联，而必须按各故障点的边界条件接入变比为1:1，1:a和1:a2的理想变压器。具体的计算工具可以是交流计算台，也可以是计算机。