电力系统故障分析(
电力系统常见电气故障分析
电力系统常见电气故障分析1. 引言1.1 电力系统电气故障的危害电力系统电气故障的危害非常严重，可能会引发火灾、爆炸、设备损坏甚至人员伤亡。
火灾可能是最严重的后果，因为电气故障会引发高温，从而导致绝缘材料熔化或着火。
一旦发生火灾，不仅会造成设备的毁坏，还可能危及到周围的建筑物和人员的生命安全。
电力系统电气故障还可能导致设备的短路、过载等现象，进而影响电力系统的正常运行，甚至引发供电中断，给生产和生活带来极大的困扰。
电力系统电气故障的危害还表现在其对环境的影响。
由于电气故障可能导致设备的破坏，进而导致功率损失和电能浪费，造成不必要的资源消耗。
电气故障还可能释放有害物质，对周围环境造成污染。
为了确保电力系统的安全稳定运行，及时发现并排除电气故障是至关重要的。
引入预防措施、提高设备的可靠性，并加强对电力系统的监测和维护，可以有效降低电气故障带来的危害，保障电力系统的安全运行。
1.2 电力系统电气故障的分类电力系统电气故障的分类主要根据其性质和原因进行划分，常见的分类方式包括短路故障、过电压故障、欠电压故障和接地故障。
短路故障是电路中产生较大电流的现象，通常由电路元件之间的短路引起，可能会导致设备烧毁、火灾等严重后果。
过电压故障是指电压高于设定值的故障，可能由电网突发事件或设备故障引起，会对设备造成损坏和影响正常运行。
欠电压故障则是指电压低于设定值的故障，可能来源于电源不稳定或设备故障，会导致设备失效或无法正常工作。
接地故障是指设备或电路中出现接地故障，可能引起漏电、电击等安全问题。
通过对电力系统电气故障进行分类，可以更好地分析和解决故障问题，提高电力系统的安全性和稳定性。
2. 正文2.1 短路故障分析短路故障是电力系统中常见的电气故障之一，具有较高的危害性和影响范围。
短路故障一般指电路中两个或多个点之间因短路产生绝缘故障，导致电流突增，可能引发设备损坏、事故发生等严重后果。
短路故障通常可分为相间短路、接地短路和相接短路等多种类型，具体分析可根据系统结构和接线方式来确定。
电力系统故障分析 1电力系统故障概述
003 电点击力添系加相统关故标题障文处字 理
处理 原则
1、当故障发生时，当值人员要迅速、准确查明情况并快速做 出记录，报告上级和有关负责人员，迅速正确地执行调度命令 及运行负责人的指示，按照有关规程规定正确处理；
2、迅速限制故障发展，消除根源，并解除故障对人身和设备 的威胁；
3、用一切可能的方法让设备能继续运行，以保证用户和线路 的供电正常；
渐发性 故障
由于元器件老化等其它原因，导致设备性能逐 渐下降并最终引发的故障．因此具有一定的规 律性，可进行状态监测和故障预防。
③故障的分类
（3）按故障发生的原因分类
因人为操作不当或环境条件恶化等外部因素造 外因故障 成的故障。
内因故障
因设计或生产方面存在的缺陷和隐患而导致的 故障。
③故障的分类
① 强电回路的绝缘检查
保护装置定值检查 ① 检查整定位置的正确性； ② 测试保护的定值是否与定值单相符； ③ 若发现定值有问题，应分清是计算错 误还是整定错误，并予以纠正。
强电回路用1000V兆欧表测试，要求绝缘电阻 大于10兆欧，带上全部外回路要求大于1兆欧。
瞬时故障
持续时间不超过一个指定的值，即会自动消失，并且只 引起元器件当前参数值的变化，而且不会导致不可逆的 变化。如绝缘子击穿、鸟害等，占90%以上。
可重复出现的故障，主要由元件参数的变化、 间歇故障 不正确的设计和工艺方面的原因所引发。
③故障的分类
（2）按故障的发生和发展进程分类
突发性 故障
出现前无明显的征兆，很难通过早期试验或测 试来预测。
4、尽快对已停电的用户恢复供电，优先恢复重要用户的供电；
5、调整系统的运行方式，使其恢复正常运行；
6、对故障进行分析时只允许与故障处理有关的人员留在控制 室，在处理故障过程中要保持清醒的头脑，应当随时与上级调 度保持紧密联系，随时执行命令。故障处理完毕后，进行总结， 应记录故障发生的原因，处理过程及处理结果。
电力系统故障分析的基本知识
§1电力系统故障分析的基本知识主要内容：1、电力系统故障的基本概念2、三相短路的暂态过程分析3、短路冲击电流，短路电流的有效值，短路容量的概念及计算§1.1 故障概述1 故障分类故障，事故：正常运行情况以外的相与相之间、相与地之间的连接或相的断开。
断线故障（纵向故障、非全相运行）简单故障对称故障短路故障（横向故障）复杂故障不对称故障名称图示符号概率⑴三相短路f（3）5%⑵f（2）10%⑶单相短路f（1）65%⑷两相短路接地f（1。
1）20%⑸一相断线⑹二相断线2 短路原因(1) 相间绝缘或相对地绝缘损坏；(2) 误操作。
3 短路危害(1) 大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；(2) 烧毁设备（热稳定）；(3) 电网大面积电压下降；(4) 破坏电力系统的稳定；(5) 影响电力系统通讯。
4 减少短路危害的措施(1) 采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。
(2) 通过采用继电保护装置，迅速作用于切除故障设备行。
(3) 架空线路普遍采用自动重合闸装置。
(4) 装设限流电抗器。
(5) 选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备。
5 短路计算目的(1) 合理的配置继电保护及自动装置整定与校验。
(2) 选择最佳的主接线方案及电气设备，确定限流措施。
(3) 进行电力系统暂态稳定的计算。
(4) 确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，短路故障又称横向故障，断线故障又称纵向故障。
§1.3 无限大功率电源供电的三相短路分析1 无限大功率电源的概念(1) 无限大电源：常数、0、ω=常数(2) 无限大功率电源是个相对概念。
(若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可以认为电源为无限大电源。
)2 暂态过程分析(1) 符号约定|0|：故障前瞬间，相当“电路”中的0-0：故障后瞬间，相当“电路”中的0+p或ω：周期分量（）、ω：频率为ω的分量α：非周期分量m ：模值（）M ：最大值（）∞：稳态值（t→∞）(2) 暂态过程分析(对称短路可仅取一相分析，其他两相有模相同、相位差120°的结果。
电力系统故障诊断与分析
电力系统故障诊断与分析一、前言电力系统是国家重点建设的基础性工程之一，其安全性和可靠性对国家经济和社会稳定具有极其重要的影响。
然而，电力系统也不可避免地存在着故障的可能性，这些故障往往会造成电力系统的停运，对正常生产和社会生活带来影响。
因此，本文将重点介绍电力系统故障的诊断与分析。
二、电力系统故障的分类电力系统故障一般可分为以下三类：1.短路故障短路故障是指电路中两个本来不应该相连的节点之间出现了低电阻的连通路径。
这将导致电流迅速增大，电路中热点温度迅速升高，可能会引起电器设备短路烧毁、火灾等严重后果。
短路故障的原因通常有接线错误、绝缘老化、设备故障等。
2.断路故障断路故障是指电路中断路或断开，电路中气息消失，无法完成电力传输。
这种故障一般由于设备过载或过热引起，可能会导致电力系统停运或设备损坏。
3.接地故障接地故障是指电器设备、电缆线路或接地线路等与大地之间的连通性发生问题，电力系统发生意外的接地。
接地故障可分为单相接地、两相接地、三相接地等不同类型，这种故障可能会对人身和设备安全造成极大威胁。
三、电力系统故障的诊断和分析电力系统故障的诊断和分析，旨在迅速、准确地找到故障点，及时采取措施，防止故障扩大，确保电力系统安全稳定运行。
故障诊断通常可以分为硬件故障诊断和软件故障诊断两种。
1.硬件故障诊断硬件故障诊断是指通过检测和分析电力系统中各种硬件设备的运行情况，找出故障设备，确定故障原因及其范围，并采取相应措施进行修复的过程。
硬件故障诊断通常包括以下几个方面：(1)现场检测：根据现场条件，对电力系统中的设备逐一进行检测，明确故障设备及其位置。
现场检测通常包括检查接线是否正常、对电缆进行测量和绝缘检查、检查开关和断路器是否正常、对变压器进行检测等。
(2)监测系统诊断：通过监测系统采集的数据，对电力系统中的各种电气参数进行分析，确定故障设备及其范围，进而明确问题所在。
监测系统诊断通常包括电力质量监测、故障录波检测等。
电力系统故障分析
电力系统故障分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，但由于各种原因，电力系统在运行过程中可能会出现故障。
正确而迅速地分析电力系统故障是维护供电可靠性和安全性的关键。
本文将介绍电力系统故障的常见类型、分析的步骤以及一些应对故障的方法。
一、电力系统故障类型电力系统故障包括短路故障、过载故障和接地故障等。
短路故障是电力系统中最常见的故障类型之一，通常由两个或多个导体之间的直接接触或过近引起，导致电流突然增大。
过载故障是指电力系统中的负载超过其额定容量，导致设备过热并可能引发火灾。
接地故障是指电力系统中的导线或设备的绝缘被损坏，导致电流通过接地路径流失，可能引发触电事故。
二、电力系统故障分析步骤1. 确定故障点：当电力系统发生故障时，首先需要确定故障发生的地点。
常见的方法是使用断相法、牛顿—拉夫逊法等。
2. 排除外部原因：在进行故障分析之前，需要排除外部原因对故障的影响，例如天气、动物等。
只有排除了这些因素才能更准确地分析故障。
3. 分析故障类型：根据故障的特点和现象，确定故障的类型，如短路故障、过载故障或接地故障。
4. 分析故障原因：根据故障类型，结合电力系统的运行情况、设备参数等因素，分析故障的具体原因。
可以使用电力系统分析软件进行模拟和计算。
5. 制定应对方案：根据故障原因和影响程度，制定相应的应对方案。
可以采取恢复设备、调整运行参数、改变供电方式等方式应对故障。
三、电力系统故障应对方法1. 短路故障应对：对于电力系统的短路故障，可以采用断路器、隔离开关等设备进行隔离和停电。
同时，需要找出短路故障的具体原因，并及时修复或更换故障设备。
2. 过载故障应对：对于电力系统的过载故障，可以采取负荷分担、增加设备容量等措施。
重要的是要合理规划电力系统的负荷和容量，以避免过载故障的发生。
3. 接地故障应对：对于电力系统的接地故障，可以使用绝缘电阻、接地网等设备来限制电流的流失。
同时，定期检查绝缘设备的状态，及时更换老化或损坏的设备。
电力系统故障分析
1故障类型电力系统的线路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。
2对称分量法和克拉克变换2。
1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，以后用下标1、2、0分别表示正序、负序和零序分量。
设、、分别代表a、b、c三相不对称的电压或电流相量，、、分别表示a相的正序、负序和零序分量;、、和、、分别表示b相和c相的正、负、零序分量.通常选择a相作为基准相，不对称的三相相量与其对称分量之间的关系为：式中，运算子，，且有，；我们令称为对称分量变换矩阵。
我们有：它的逆称为对称分量反变换矩阵。
因此有：由以上两式可以得到以下结论，桑不对称的相量可以唯一地分解为三组对称的相量（简称对称分量）。
有三组对称分量可以进行合成而得到惟一的三个不对称相量。
电力系统故障分析
此时短路电流为：
t
i idza idfa Im cost Ime Ta
i T 0.01s T2
iim
i
LX
Ta R R
idfa
2II
e
2IIt源自idzati idza idfa Im cost Ime Ta
可见：无穷大系统发生三相短路时，周期分量不衰减，非 周期分量呈指数规律衰减。
x6*d
x7*d
取U4为基本
级
(2)变压器T1电抗标幺值的计算
% 2
2
%
S U U U U S U S
x x U S U U U S 2*d
2
d 2
4 av
k1
100
2 av T1 N
3av 2 av
4 av 3av
d 2
4 av
k1
100
d T1N
可见，变压器电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。
五、短路计算的目的
短路电流计算结果 •是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等） 的依据； •是电力系统继电保护设计和整定的基础； •是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根 据它可以确定限制短路电流的措施。 •是以下分析和计算的依据： 中性点接地方式的选择、变压器接地点的位置和台数 对邻近的通讯系统是否会产生较大的干扰 接地装置的跨步电压、接触电压的计算 电力系统稳定性的计算等。
d 2
x1 L
d 2
4 av
2 av
可见，输电线路电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。
GⅠ
T1
Ⅱ
T2
RⅢ
T3 Ⅳ
有名值 x1
电力系统常见电气故障分析
电力系统常见电气故障分析电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施，它承担着对电能的生产、传输和分配的重要任务。
由于各种原因，电力系统在运行过程中难免会发生各种电气故障，这些故障可能会导致停电、设备损坏甚至安全事故。
对电力系统常见的电气故障进行分析和解决，对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
一、短路故障短路故障是电力系统中最常见的一种故障形式，它通常指两个电路或设备之间因为某种原因导致电流异常增大而引起的故障。
短路故障可以分为相间短路和接地短路两种情况。
相间短路是指电力系统中两相或多相之间发生短路，可能导致设备受损、局部区域停电等后果；而接地短路是指系统中发生了接地故障，导致电流通过接地回路流回到地面，可能引起触电事故。
短路故障的原因可能很多，例如设备老化、被损坏、作业问题、环境因素等等。
要想避免短路故障的发生，关键在于加强设备的维护保养和定期的检测。
二、过载故障过载故障是指电力系统中的电缆、变压器、开关设备等电气设备在短时间内承受的电流或负荷超过其额定值的极限，导致设备过热、短路等故障。
过载故障往往是由于电网负荷大于设备的承载能力、设备操作不当、电器设备老化等原因导致的。
要想解决过载故障，首先需要提高设备的负荷能力，其次是在使用设备时要按照其额定值合理分布负载，避免长时间大负荷运行，规范设备运行温度、电压和电流等参数。
三、接地故障接地故障是指电力系统中设备、设施、线路或绝缘因素失效而造成导体对地短接的一种电气故障。
接地故障一般情况下分为接地故障和接地过电压两种类型。
接地故障可能引起相间短路、设备损坏、接地回路产生危险电压等情况，有时还可能导致触电事故。
要想防止接地故障的发生，首先要加强绝缘检测和维护保养；其次需要加强对接地电阻、接地装置及其接地方式的检查和管理。
四、断线故障断线故障是指电力系统中线路或设备的导体意外因素或破坏性因素导致的漏电，通常是由于线路绝缘老化、外来物体破坏或操作不当等原因引起。
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一、短路的类型
短路类型
对称 三相 短路 短路
单相 接地 短路
不对称 两相 短路 短路
两相 接地 短路
示意图
符号 发生概率 备注
f（3）
5% 最严重
f（1） 65%
--
f（2） 10%
--
f（1,1） 20%
-5
二、短路的原因
元件的损坏：如绝缘材料的自然、设计、安装及维护不良 带来的设备缺陷发展成短路等。
其中，特解代表短路的强制分量，即周期分量
ip a U Z m sin ( t ) Im sin ( t )
Ｚ是Ｒ+jωL的模值；
φ是短路电流和电源电势之间的相角，即电路的阻抗角
Im是稳态短路电流的幅值
15
短路暂态分析
一般解代表自由分量，即非周期分量。与外ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源 无关，是按指数规律衰减的直流。
7
四、短路危害的限制措施
合理地配置继电保护并整定其参数，能迅速动作 将短路部分与系统其它部分隔离。
装设限流电抗器，在母线上装设母线电抗器，限 制短路电流。
选择适当的主接线形式和运行方式。如变压器低 压侧分裂运行，增大系统阻抗，减少短路电流。
采用防雷设施，降低过电压水平。
8
五、短路计算的目的
t
i a Ce Ta
其中
Ta
L R
（特征根方程根的倒数）
根据楞次定律，电感电流不畸变，(0)短路前瞬
Im (0 )s in ((0 )) Im s in () C
C i a 0 I m ( 0 )s i n ( ( 0 ) ) I m s i n ( )
选择电气设备的依据。例如断路器、互感器、瓷瓶、母线 、电缆等（机械稳定度和热稳定度）。
合理地配置各种继电保护及自动装置参数的依据。
设计和选择发电厂和电力系统主接线依据（确定是否需要 采取限制短路电流的措施等）。
研究短路对用户工作的影响（暂态稳定计算）。
进行故障时及故障后的安全分析。
气象条件恶化：如雷击造成的闪络放电或者避雷器动作， 架空线由于大风或者导线附冰引起的电杆倒塌等。
违规操作：例如运行人员带负荷倒刀闸，线路或设备检修 后未拆除接地线就加上电压等。
其他：如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分。
6
三、短路的危害
短路电流大（10～15倍）， 短路电流的电动力效应，导 体间产生很大机械应力，使导体和支架遭到破坏。
4.1 电力系统故障分析概述
背景：
电力系统运行时常会受到各种扰动，其中故障影响较大
故障类型：
短路、断线、不同地点同时发生的各种短路和断线 其中，绝大多数是短路故障
短路定义：
电力系统正常运行外的相相之间或相地之间的短接 电力系统在正常运行时，除中性点专门接地外，相与相
之间或相与地之间是绝缘的
恒定电势源的内阻抗为零。
实际中并不存在这种电源，但相对于外电路短路 回路的总阻抗而言，电源的内阻抗很小，可以忽 略不计。
一般地说，电源的内阻抗小于外电路短路回路的
总阻抗的十分之一时，我们就可以认为该电源为
恒定电势源。
12
恒定电势源电路——短路前
U m sin(t )
ia
K
R
U m sin(t 120 )
短路电流的电弧可能烧坏设备，大多数使设备发热增加， 持续时间长时，设备过热会导致损坏。
短路时系统电压大幅降低，对用户影响很大，如异步电动 机转速下降甚至停转。
距离较近＋功率较大＋持续时间较长时，并列运行发电机 可能会失去同步，造成稳定性破坏，大面积停电。
不对称故障引起不平衡磁通，在临近平行通信线路内产生 大电势，干扰通信系统。
t
i b I m s i n (t 1 2 0 0 ) [ I m ( 0 ) s i n ( 1 2 0 0 ( 0 ) ) I m s i n ( 1 2 0 0 ) ] e T a
9
第四章 电力系统故障分析
4.2 无穷大容量电源供电 系统三相短路分析
10
第四章 电力系统故障分析
4.2.1无穷大容量电源系统发 生三相短路的暂态过程
11
一、无穷大容量电源系统发生三相短 路的暂态过程
恒定电势源
指电源具有恒定的电压幅值和恒定频率，这样的 电源也称为无限大功率电源或无穷大电源。
左侧回路：阻抗由 (RR')j(LL') 变为 R jL
电流衰减为 R jL 决定的新稳态值
14
短路暂态分析
左侧回路即为短路暂态过程的分析对象 可列写一阶常系数、线性非齐次的常微分方程
RiLdi dt
Umsin(t)
解可分为两个部分：特解和一般解。 i ipa ia
t
i a I m s i n (t ) [ I m ( 0 )s i n ( ( 0 ) ) I m s i n () ] e T a
16
短路暂态分析结果
三相短路电流分别为
t
ia I m s in (t ) [ I m ( 0 )s in ( ( 0 )) I m s in () ] e T a
L ib
R’
L’
R
L
R’
U m sin(t 120)
ic
R
L
R’
L’
电网三相对称，处于稳态，只写出a相的电势和电流
eUmsin(t)
iaIm (0)sin (t(0))
稳态电流Im(0)及其与电源电势间的夹角φ(0) 合闸角
Im(0)
Um
(RR')22(LL')2
第四章 电力系统故 障分析
主讲：李辉 三峡电力职业学院
1
第四章 电力系统故障分析
第一节 电力系统故障分析概述 第二节 无穷大容量电源供电系统三相短路分析 第三节 电力系统三相短路的实用计算 第四节 简单电力系统不对称故障的分析与计算 本章小结
2
第四章 电力系统故障分析
4.1电力系统故障分析概述
3
(0) arctgR(LRL'')
13
恒定电势源电路——短路后
U m sin(t )
ia
K
R
U m sin(t 120 )
L ib
R’
L’
R
L
R’
U m sin(t 120)
ic
R
L
R’
L’
三相短路后，被分成两个独立的回路
右侧回路：从短路发生瞬间的值不断地衰减为零