浅谈电力系统故障分析

2018-06-04杨春泉陈玉玲沈阳工学院信息与控制学院

数码世界 2018年5期

杨春泉陈玉玲* 沈阳工学院信息与控制学院

电力系统是一个庞大的、统一的整体，在电力系统稳态运行中某些参量发生变化时会影响整个系统的稳定性，起到互相影响、互相制约的现象。当在稳态过程中运行参数发生变化时不得不注意，有时会造成对系统巨大的危害可能引起设备损坏、改变网络结构、影响发电机的输出功率等等，所以要明白、清楚电力系统故障分析的知识显得尤为重要。

1 电力系统故障描述

在电力系统的运行过程中,频繁的错误通常是短路故障,也称为短路。短路是指电力系统除了在正常操作的情况下的相位间的连接,连接之间的相,在电力系统正常运行的条件下相相之间、相地之间都是处在隔离状态。电力系统中包括的短路类型有两相、三相、单相短路接地和两相短路接地。经电力系统长期的经验统计显示，单相短路接地在短路故障中占绝大多数。三相短路时三相回路依旧保持对称性被称之为对称短路，其他几种短路情况不能在故障时保持三相对称所以被统一称为不对称短路。

短路故障不能以一概全，有些短路故障时发生在同一地点的，有些短路故障不发生在同一地点。大多数产生短路的主要原因是因为电力系统中的电气设备载流部分的相间绝缘部分被击穿或者与相、地之间的绝缘被环境因素、短路因素使其被损坏。总而言之，电力系统中的短路故障大多数都是集中的发生在输电线路上，发生短路的原因有主观因素也有客观因素所以加强电力系统的管理很重要、提高对故障分析的能力要求也很重要。

2 短路故障对电力系统的影响

电力系统短路故障的事件会使电力系统的输电线路和电气设备的正常运行有很大的伤害，短路故障会导致电源电路的阻抗的整体下降和相应的物理量突变发生在暂态过程中，导致短路电流短路回路的数值陡增。在电力系统中，短路点与发电机距离非常小时，短路点阻抗越小短路电流越大。如此大的短路电流使电气设备及电力线路也会受到很大的短路电流冲击，导致导体变形甚至直接损坏。因此，电力系统中的电气设备应具有足够的热稳定性和动态稳定性，使电气设备在短路故障中不会受到损伤和损坏。

3 标幺值

在电力系统中对于故障分析计算方法及其多，但是为了简便计算量大多采用标幺值计算方法，以便于简化计算利于分析故障，可由下式求得。

标幺值=(有名值（含单位）) (基准值（含单位）)

对于分析电力系统中的故障时可以把相应的物理量用使用标幺值进行计算，如R电阻、X电抗、P有功功率、Q无功功率、S视在功率等等。在选取基准值时是包含随意性的，在三相电路中三相电压为倍的相阻抗与相电流的乘积，三相功率为倍的相电压与相电流的乘积，表示如下：

如果选定各量基准值满足三相电压基准值为倍的相阻抗基准值与相电流基准值的乘积，三相功率基准值为倍的相电压基准值与相电流基准值的乘积，表示如下：

以上二者公式相对做除法运算可得以下标幺值式：

那么由此可知电流基准值与电抗基准值如下：

4 无限大功率电源供电的三相短路电流

在三相电路中某些物理量发生突变造成三相短路，假设在过程中电源的电压幅值和频率是恒定的，这种模式功率称为无限大功率电源。这种模式并不仅仅是一个相对的概念，在分析该模式的基础上，通常是在总阻抗相对比的内部电阻和短路供电线路电路的情况下，确定电源是否可以是无限的大功率电源。这一概念可以用来分析三相线短路的瞬态过程，可以忽略电源内部的因素，从而简化三相短路分析中的步骤。