淺談電力系統(tǒng)故障分析

楊春泉 陳玉玲* 沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大的、統(tǒng)一的整體，在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中某些參量發(fā)生變化時(shí)會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，起到互相影響、互相制約的現(xiàn)象。當(dāng)在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時(shí)不得不注意，有時(shí)會(huì)造成對(duì)系統(tǒng)巨大的危害可能引起設(shè)備損壞、改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、影響發(fā)電機(jī)的輸出功率等等，所以要明白、清楚電力系統(tǒng)故障分析的知識(shí)顯得尤為重要。

1 電力系統(tǒng)故障描述

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中,頻繁的錯(cuò)誤通常是短路故障,也稱為短路。短路是指電力系統(tǒng)除了在正常操作的情況下的相位間的連接,連接之間的相,在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件下相相之間、相地之間都是處在隔離狀態(tài)。電力系統(tǒng)中包括的短路類型有兩相、三相、單相短路接地和兩相短路接地。經(jīng)電力系統(tǒng)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)顯示，單相短路接地在短路故障中占絕大多數(shù)。三相短路時(shí)三相回路依舊保持對(duì)稱性被稱之為對(duì)稱短路，其他幾種短路情況不能在故障時(shí)保持三相對(duì)稱所以被統(tǒng)一稱為不對(duì)稱短路。

短路故障不能以一概全，有些短路故障時(shí)發(fā)生在同一地點(diǎn)的，有些短路故障不發(fā)生在同一地點(diǎn)。大多數(shù)產(chǎn)生短路的主要原因是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中的電氣設(shè)備載流部分的相間絕緣部分被擊穿或者與相、地之間的絕緣被環(huán)境因素、短路因素使其被損壞?？偠灾?，電力系統(tǒng)中的短路故障大多數(shù)都是集中的發(fā)生在輸電線路上，發(fā)生短路的原因有主觀因素也有客觀因素所以加強(qiáng)電力系統(tǒng)的管理很重要、提高對(duì)故障分析的能力要求也很重要。

2 短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響

電力系統(tǒng)短路故障的事件會(huì)使電力系統(tǒng)的輸電線路和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行有很大的傷害，短路故障會(huì)導(dǎo)致電源電路的阻抗的整體下降和相應(yīng)的物理量突變發(fā)生在暫態(tài)過(guò)程中，導(dǎo)致短路電流短路回路的數(shù)值陡增。在電力系統(tǒng)中，短路點(diǎn)與發(fā)電機(jī)距離非常小時(shí)，短路點(diǎn)阻抗越小短路電流越大。如此大的短路電流使電氣設(shè)備及電力線路也會(huì)受到很大的短路電流沖擊，導(dǎo)致導(dǎo)體變形甚至直接損壞。因此，電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，使電氣設(shè)備在短路故障中不會(huì)受到損傷和損壞。

3 標(biāo)幺值

在電力系統(tǒng)中對(duì)于故障分析計(jì)算方法及其多，但是為了簡(jiǎn)便計(jì)算量大多采用標(biāo)幺值計(jì)算方法，以便于簡(jiǎn)化計(jì)算利于分析故障，可由下式求得。

標(biāo)幺值=(有名值（含單位）) (基準(zhǔn)值（含單位）)

對(duì)于分析電力系統(tǒng)中的故障時(shí)可以把相應(yīng)的物理量用使用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，如R電阻、X電抗、P有功功率、Q無(wú)功功率、S視在功率等等。在選取基準(zhǔn)值時(shí)是包含隨意性的，在三相電路中三相電壓為倍的相阻抗與相電流的乘積，三相功率為倍的相電壓與相電流的乘積，表示如下：

如果選定各量基準(zhǔn)值滿足三相電壓基準(zhǔn)值為倍的相阻抗基準(zhǔn)值與相電流基準(zhǔn)值的乘積，三相功率基準(zhǔn)值為倍的相電壓基準(zhǔn)值與相電流基準(zhǔn)值的乘積，表示如下：

以上二者公式相對(duì)做除法運(yùn)算可得以下標(biāo)幺值式：

那么由此可知電流基準(zhǔn)值與電抗基準(zhǔn)值如下：

4 無(wú)限大功率電源供電的三相短路電流

在三相電路中某些物理量發(fā)生突變?cè)斐扇喽搪罚僭O(shè)在過(guò)程中電源的電壓幅值和頻率是恒定的，這種模式功率稱為無(wú)限大功率電源。這種模式并不僅僅是一個(gè)相對(duì)的概念，在分析該模式的基礎(chǔ)上，通常是在總阻抗相對(duì)比的內(nèi)部電阻和短路供電線路電路的情況下，確定電源是否可以是無(wú)限的大功率電源。這一概念可以用來(lái)分析三相線短路的瞬態(tài)過(guò)程，可以忽略電源內(nèi)部的因素，從而簡(jiǎn)化三相短路分析中的步驟。

5 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模隨著時(shí)代的發(fā)展結(jié)構(gòu)越來(lái)越大也更加的復(fù)雜對(duì)電力系統(tǒng)故障分析提出了更嚴(yán)格、更高的要求，所以了解電力系統(tǒng)分析的基本知識(shí)是從事該專業(yè)人員必備的技能。

[1]梁默.電力系統(tǒng)運(yùn)行中的故障分析及其排除方法探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2017（7）：251-252.

[2]陳海榮，穆亮.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置故障分析與處理[J].工業(yè)，2018（1）：202.