電力系統故障

因自然的（雷擊、風、雹、鳥獸、絕緣材料的自然老化、污穢等）和人為的（設計、製造、安裝和運行維護不良等）原因造成電力系統正常運行的破壞。它包括相間絕緣破壞造成二相或三相短路故障、相對地絕緣破壞造成單相或多相接地故障、一相或二相斷線故障和非全相運行、同步發電機的低勵或失磁（見發電機失磁）、電力系統振蕩、電壓崩潰或頻率崩潰，以及多種故障同時發生或相繼發生而同時存在的復故障。在各種類型的故障中，使故障的電力系統仍舊維持三相對稱狀態的故障稱為對稱故障；而使故障的電力系統三相之間不再能維持三相對稱狀態的故障，統稱為不對稱故障。不對稱故障有單相接地，二相短路，二相短路接地，單相或二相斷線和非全相運行。

通過有關人員的主觀努力，可以使電力系統故障次數減到最小，故障後果降到最輕。但是，不發生故障是不可能的。可以說，沒有對電力系統故障的深刻認識和防護措施，就沒有電力系統的安全運行。

短路故障 電力系統由於相間或相與地之間絕緣的破壞造成的電力系統故障。常見的短路故障種類有單相接地、兩相接地短路、兩相短路和三相短路。中國─220千伏電力系統(1961～1977)的短路故障統計資料如表。

短路故障使電源和故障點之間的聯繫阻抗減少，並且由於電磁的慣性將產生較大的電流（短路電流）。例如在發電機端突然短路時，流經發電機的短路電流瞬時值可能達到發電機額定電流的10～15倍，其電動力可能造成線圈的動穩定性（機械強度）破壞。短路故障如果不及時處理，它將對電力系統的運行帶來嚴重的影響和後果。

斷線故障 由於斷路器三相合閘、分閘的同期性不良或非全相操作（如某一相拒動）、輸電線路因外力而一相或兩相斷線造成的電力系統故障。斷線故障如不及時處理，系統就轉入非全相運行。對於這種故障狀態的分析計算可應用對稱分量法和正序等效法則，其等效電路是複合序網（見短路電流）。

斷線故障雖沒有短路故障那麼大的電流，但長時間的非全相運行也將產生嚴重的後果，主要表現為以下3方面。

①負序電流產生逆向旋轉磁場，使發電機轉子承受附加扭振力矩（振動頻率為100赫）,有可能與發電機組的軸系發生共振而損傷機組，即使沒有發生共振，長時間的倍頻扭矩也可能使機組旋轉軸系受到扭振應力而造成材料的疲勞損傷，影響運行壽命。

②負序電流的逆向旋轉磁場在轉子中感應倍頻電流，由此產生附加發熱，時間持續過長，將燒傷轉子或減少輸出功率。

③非全相運行產生的零序電流，將對鄰近通信線路和信號線路產生干擾，因此非全相運行的零序電流大小和持續運行時間應受到限制。

復故障 在電力系統中，同時發生或相繼發生同時存在的故障稱多重故障。例如超高壓電力系統中常採用單相重合閘裝置，在發生單相接地故障而兩側單相重合閘又不同時動作的過程中，就將同時出現短路故障與斷線故障的兩重或三重複故障。

復故障的分析計算比較複雜。但不論多麼複雜，復故障總是由若干個簡單故障所組成。每一個簡單故障對應著序網中的一對埠，而且任一種簡單故障的三序序網聯接只有並聯和串聯兩種方式。屬於並聯型的有兩相短路，兩相接地和單相斷線；屬於串聯型的有單相接地、二相斷線。因此n重複故障的序網表現為n個埠的網路，n個埠可以分別按n重複故障的邊界條件聯接成並聯或串聯，形成複合序網。這樣，就可以應用n埠網路理論來分析求解n重複故障。因為多重故障的特殊相不同，其邊界條件的電壓電流關係中必然包含轉角因子和,因此三序序網的各埠不能直接相聯，而必須按各故障點的邊界條件接入變比為，和的理想變壓器。具體的計算工具可以是交流計算台，也可以是計算機。

參考書目

P.M.安德遜著，王際強、胡冰清等譯，江澤佳、徐國禹校:《電力系統故障分析》,電力工業出版社，北京,1980。(P.M.Anderson，Analysis of Faulted Power System,The Iowa State University Press/Ames,1973.)

王梅義等著：《高壓電網繼電保護運行技術》，電力工業出版社，北京，1981。