电力系统的故障类型

核心提示电力系统故障总的来说可以分为两大类:横向故障和纵向故障。横向故障是指各种类型的短路,包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。电力系统继电保护故障对称分量变换对称分量变换对称分量变换对称分量变换 三相电路中,任意一组不对称的三相相

电力系统故障总的来说可以分为两大类:横向故障和纵向故障。横向故障是指各种类型的短路,包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。

电力系统继电保护故障对称分量变换对称分量变换对称分量变换对称分量变换 三相电路中,任意一组不对称的三相相量都可以分解为三组三相对称的分量,这就是所谓的“三相相量对称分量法”。对称分量法是将不对称的三相电流和电压各自分解为三组对称分量,它们是:

(1) 正序分量:三相正序分量的大小相等,相位彼此相差2pi/3,相序与系统正常运行方式下的相同;

(2) 负序分量:三相负序分量的大小相等,相位彼此相差2pi/3,相序与正序相反;

(3) 零序分量:三相零序分量的大小相等,相位相同。 为了清楚起见,除了仍按习惯用下标a、b和c表示三个相分量外。

发生不对称故障时,出现负序电流可以流过大地吗

一、电力系统的故障

总的来说可以分为两大类:横向故障和纵向故障。

横向故障是指各种类型的短路,包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。

三相短路时,由于被短路的三相阻抗相等,因此,三相电流和电压仍是对称的,又称为对称短路。

其余几种种类型的短路,因系统的三相对称结构遭到破坏,网络中的三相电压、电流不再对称,故称为不对称短路。

运行经验表明,电力系统各种短路故障中,单相短路占大多数,约为总短路故障数的65%,三相短路只占5~10%。三相短路故障发生的几率虽然最小,但故障产生的后果最为严重,必须引起足够的重视。此外,三相对称短路计算又是一切不对称短路计算的基础。

纵向故障主要是指各种类型的断线故障,包括单相断线、两相断线和三相断线。

二、什么是电力系统的不正常运行状态和事故?

答:所谓不正常运行(异常)状态是指系统的正常工作受到干扰,使运行参数偏离正常值。如过负荷、电压异常、系统振动等。

发生不正常运行(异常)状态或故障若不及时处理或处理不当时,就可能引起事故。而事故就是指人员伤亡、设备损坏、对用户停电或少送电、电能质量降低到不能容许的程度。

电力系统故障时正序负序零序分量之间的关系

不可以。

电力系统在正常运行时负序电流分量很小(接近于零),而在系统出现不对称故障时,就会产生很大的负序分量电流,从而通过测量负序电流的大小可以判别是否发生故障。

当发电机在外部或内部发生不对称短路或当发电机供给的负荷不对称时,定子绕组就会流过负序电流。

负序保护故障一般是由于电力系统中发生不对称短路,或三相负荷不对称(例如有电气机车、电弧炉等单相负荷)时,将有负序电流流过发电机的定子绕组并在发电机中产生以两倍同步转速对转子旋转的磁场,从而在转子中产生倍频电流造成的。

利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时,应选用哪一相作为基本相

利用对称分量法,分别作出正序、负序、零序的序网图,在每个图中分析对应相序的电压,电流,阻抗关系即可。也可以将3个序网图叠加,作出复合序网图,分析总的短路电流。一般书上都会讲“电力系统不对称故障分析”。

三相电压不平衡的区分判断方法和解决办法:

一、断线故障如果一相断线但未接地,或断路器、隔离;

二、接地故障当线路一相断线并单相接地时;

三;谐振原因。随着工业的飞速发展,非线性电力负荷大量增;谐振引起三相电压不平衡有两种:一种是基频谐振,特征类似于单相接地,即一相电压降;另一种是分频谐振或高频谐振。

引起三相电压不平衡的原因有多种,如:单相接地、断线谐振等,运行管理人员只有将其正确区分开来,才能快速处理。

一、 断线故障:如果一相断线但未接地,或断路器、隔离开关一相未接通,电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。上一电压等级线路一相断线时,下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低,其中一相较低,另两相较高但二者电压值接近。本级线路断线时,断线相电压为零,未断线相电压仍为相电压。

二、接地故障:当线路一相断线并单相接地时,虽引起三相电压不平衡,但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地,故障相电压为零或接近零,非故障相电压升高1732倍,且持久不变;非金属性接地,接地相电压不为零而是降低为某一数值,其他两相升高不到1732倍。

谐振原因 随着工业的飞速发展,非线性电力负荷大量增加,某些负荷不仅产生谐波,还引起供电电压波动与闪变,甚至引起三相电压不平衡。

谐振引起三相电压不平衡有两种:

一种是基频谐振,特征类似于单相接地,即一相电压降低,另两相电压升高,查找故障原因时不易找到故障点,此时可检查特殊用户,若不是接地原因,可能就是谐振引起的。

另一种是分频谐振或高频谐振,特征是三相电压同时升高。

另外,还要注意,空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时,如出现接地信号,且一相、两相或三相电压超过线电压,电压表指针打到头,并同时缓慢移动,或三相电压轮流升高超过线电压,遇到这种情况,一般均属谐振引起。

三相不平衡的危害和影响:

对变压器的危害。在生产、生活用电中,三相负载不平衡时,使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定,在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外,三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大,局部金属件升温增高,甚至会导致变压器烧毁。

对用电设备的影响。三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加,从而使电动机的温度上升,效率下降,能耗增加,发生震动,输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短,加速设备部件更换频率,增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少,当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流,导致中性线增粗。

对线损的影响。三相四线制结线方式,当三相负荷平衡时线损最小;当一相负荷重,两相负荷轻的情况下线损增量较小;当一相负荷重,一相负荷轻,而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大;当一相负荷轻,两相负荷重的情况下线损增量最大。当三相负荷不平衡时,无论何种负荷分配情况,电流不平衡度越大,线损增量也越大。 三相不平衡的危害及解决办法:

一、三相电压或电流不平衡等因素产生的主要危害:

1、旋转电机在不对称状态下运行,会使转子产生附加损耗及发热,从而引起电机整体或局部升温,此外反向磁场产生附加力矩会使

电机出现振动。

对发电机而言,在定子中还会形成一系列高次谐波。

2、引起以负序分量为启动元件的多种保护发生误动作,直接威胁电网运行。

3、不平衡电压使硅整流设备出现非特征性谐波。

4、对发电机、变压器而言,当三相负荷不平衡时,如控制最大相电流为额定值,则其余两相就不能满载,因而设备利用率下降,反之如要维持额定容量,将会造成负荷较大的一相过负荷,而且还会出现磁路不平衡致使波形畸变,设备附加损耗增加等。

二、由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法:

1、将不对称负荷分散接在不同的供电点,以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。

2、使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相,尽量使其平衡化。

3、加大负荷接入点的短路容量,如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力。

解决三相负荷不平衡的几点措施:

一、重视低压配电网的规划工作,加强与地方政府规划等部门的工作沟通,避免配电网建设无序,尤其避免在低压配电网中出现头痛医头,脚痛医脚的局面,在配电网建设和改造当中对低压台区进行合理的分

区分片供电,配变布点尽量接近负荷中心,避免扇型供电和迂回供电,配电网络的建设要遵循“小容量、多布点、短半径”的配变选址原则。

二、在对采用低压三相四线制供电的地区,要积极争取对有条件的配电台区采用3芯或者4芯电缆或者用低压集束导线供电至用户端,这样可以在低压线路施工中最大程度的避免三相负荷出现偏相的出现,同时要做好低压装表工作,单相电表在A、B、C三相的分布尽量均匀,避免出现单相电只挂接在一相或者两相上,在线路末端造成负荷偏相。

因为目前低压配电都是三相四线中性点直接接地的配电系统(星形接线可同时取得220v及380v两种电压)。三相负荷严重不平衡(不对称)时,零点飘移(位移),中性点(线)不再是零线了,三相也不是互差120度角了。此时负荷轻相电压大于200v,同理负荷重相小于220v了。

 
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