第 2 講 《故障概述》

§第2講《故障概述》一、教學(xué)目標(biāo)掌握與短路有關(guān)的基本概念；二、教學(xué)重點(diǎn)短路的基本概念三、教學(xué)難點(diǎn)無四、教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)（一）、基本概念1．短路：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。在正常運(yùn)行時，除中性點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的。2．短路的類型：三相短路、兩相短路、單相短路、兩相短路接地。單相短路接地最多。分對稱故障和非對稱故障。表1-1示出了三相系統(tǒng)中短路的基本類型。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗表明，單相短路接地占大多數(shù)。三相短路時三相回路依舊是對稱的，故稱為對稱短路；其他幾種短路均使三相回路不對稱，故稱為不對稱短路。上述各種短路均指在同一地點(diǎn)短路，實際上也可能是在不同地點(diǎn)同時發(fā)生短路，例如兩相在不同地點(diǎn)接地短路，稱為復(fù)雜故障。表1-1短路類型（二）、產(chǎn)生短路的原因：電力系統(tǒng)短路故障發(fā)生的原因很多，既有客觀的，也有主觀的，但都是絕緣遭到破壞引起的。1．自然界的破壞：雷擊閃絡(luò)引起過電壓、空氣污染使絕緣子表面載正常工作電壓下放電、鳥獸跨接在裸露的載流部分以及大風(fēng)或覆冰引起架空線桿塔倒塌。2．人為的破壞：運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，在線路檢修后未拆除地線就加電壓等誤操作，施工挖溝傷電纜，放風(fēng)箏落到高壓線上。3．設(shè)備自身問題：絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護(hù)不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等。（三）、短路對電力系統(tǒng)的危害1．對設(shè)備的危害：短路點(diǎn)的電弧燒壞電氣設(shè)備，甚至引起爆炸。短路電流通過電氣設(shè)備中的導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)會引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞。另一方面，導(dǎo)體也會受到很大的電動力的沖擊，致使導(dǎo)體變形，甚至損壞。2．對系統(tǒng)電壓的影響：短路還會引起電網(wǎng)中電壓降低，對用戶影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩顯著減小，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅度下降時，電動機(jī)甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢，設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。3．對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響：當(dāng)短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時間又較長時，并列運(yùn)行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。4．對通信系統(tǒng)的影響：發(fā)生不對稱短路時所引起的不平衡電流產(chǎn)生的不平衡磁通，會在鄰近的平行的通信線路內(nèi)感應(yīng)出相當(dāng)大的感應(yīng)電動勢，造成對通信系統(tǒng)和鐵路信號系統(tǒng)的干擾，甚至危及設(shè)備和人身的安全。（四）、減少短路對系統(tǒng)的危害措施1．電力系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行時，都要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫档桶l(fā)生短路故障的概率，例如采用合理的防雷措施、降低過電壓水平、使用結(jié)構(gòu)完善的配電裝置和加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理，如在線路上加裝電抗器：可以選用輕型的設(shè)備。2．加裝繼電保護(hù)裝置：采取減少短路危害的措施，其中，最主要的是迅速將發(fā)生短路的元件從系統(tǒng)中切除，使無故障部分的電網(wǎng)繼續(xù)正常運(yùn)行。3．自動重合閘：由于大部分短路不是永久性的而是暫時性的，就是說當(dāng)短路處和電源隔離后，故障處不再有短路電流流過，因此現(xiàn)在廣泛采用重合閘措施。所謂重合閘就是當(dāng)短路發(fā)生后斷路器迅速斷開，使故障部分與系統(tǒng)隔離，經(jīng)過一定時間再將斷路器合上。對于暫時性故障，系統(tǒng)就因此恢復(fù)正常運(yùn)行，如果是永久性故障，斷路器合上后短路仍存在，則必須再次斷開斷路器。裝設(shè)重合閘的成功率，110kv及以上75%~95%；35kv及以上，50%~80%。（五）、故障類型1．橫向故障：短路故障2．縱向故障：斷線故障3．復(fù)雜故障：不同地點(diǎn)，同時發(fā)生不對稱故障。

（六）、短路故障分析的內(nèi)容和目的短路故障分析的主要內(nèi)容包括故障后電流的計算、短路容量（短路電流與故障前電壓的乘積）的計算、故障后的系統(tǒng)中各點(diǎn)電壓的計算以及其他的一些分析和計算，如故障時線路電流與電壓之間的相位關(guān)系等。在發(fā)電廠、變電所以及整個電力系統(tǒng)得設(shè)計和運(yùn)行工作中，都必須事先進(jìn)行短路計算，以此作為合理選擇電氣接線、選用有足夠熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度的電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體、如開關(guān)電器、串聯(lián)電抗器、母線、絕緣子等電氣設(shè)備，制定限制短路電流的措施和穩(wěn)定性分析，在電力系統(tǒng)中合理地配置各種繼電保護(hù)并整定其參數(shù)等的