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电力系统的故障类型及原因分析

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电力系统的故障类型及原因分析_第1页
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摘要本文首先介绍了电力系统的概念,电力系统的故障、各种故障存在的形式、故障类型以及各种故障的原因和分析电力系统故障和原因分析是电力发展最重要的内容之一由各级电压的电力线路将一些发电厂,变电所和电力用户联系起来的一个发电,输电,变电,配电和用电的整体,称为电力系统电力系统故障类型主要有短路故障,断相故障,复杂故障以及自然灾害引起的故障关键词 : 电力系统 故障 故障类型 原因分析 短路故障 断相故障 复杂故障 自然灾害 冻雨 电力故障SummaryThis paper first introduces the concept of power system, power system fault, all kinds of fault in the form, fault type and various of the cause of the failure and analysis. Electric power system fault and reason analysis is the electric power development the most important content of one. At all levels of the electric power line voltage by some power plants, substation and power users link up a power generation, transmission, the substation, power distribution and power consumption of the whole, called electric power system. Electric power system fault types have mainly Short circuit fault, broken phase fault, complex fault and the fault caused by natural calamities. Keywords: electric power system fault fault type cause short-circuit fault analysis broken phase fault complex fault natural disasters freezing rain power failure目录摘要 ISummary II目录 III目录 IV一 电力系统常识 VI1.1电力系统和电力网的概念 VI1.2电力系统的主要设备及功能。

VI1.2.1发电部分 VI1.2.2电力变压器 VI1.2.3高压断路器 VI1.2.4隔离开头 VII二 电力系统故障的基本概念 VII2.1短路的原因及其后果 VII2.2短路的原因 VII2.3短路的现象 VII2.4短路危害 VIII三 短路的含义及类别 VIII3.1单相接地短路 VIII3.2两相短路 IX3.3两相短路接地 IX3.4三相短路 IX四 短路原因 IX五 短路故障 X六 鸟害闪络 X七 污闪、冰闪和憎水性 XI7.1 污秽闪络(浮冰闪络) XI7.2 冰闪 XI7.3 憎水性 XII八 一般变压器常见故障 XII九 断相故障 XII十 复杂故障 XIII十一 自然灾害引起的故障 XIII11.1 短路融冰的原理 XIII11.2 防冻融冰存在的问题及分析 XIV十二 小结 XIV十三 参考文献 XIV电力工业是为国民经济和社会发展提供能源的重要基础产业,也是关系国计民生的公用事业但日益复杂的电力系统,发生故障的几率也在不断增加,某些扰动可能导致大面积停电和稳定性问题尖锐化,严重时系统可能失去稳定一 电力系统常识1.1电力系统和电力网的概念电力系统是由生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备及相应的专用通信、安全自动、继电保护、调度自动化等设施连接在一起而组成的整体。

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升、降压变压器和各种电压的输、配电线路电网是不仅包括电力系统,而且还包括:火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户,水电厂的水轮机和水库,也称动力系统如:华东电网、西北电网、东北电网、华南互联电网等1.2电力系统的主要设备及功能1.2.1发电部分同步发电机,在火电站和核电站是汽轮发电机,在水电站是水轮发电机它是发电厂的主要设备,将机械能转化为电能的装置1.2.2电力变压器用于升高或降低电压的设备,对应有:升压变压器和降压变压器升压变压器一般安装在电厂的升压站,降压变压器安装在各级各类的变电站1.2.3高压断路器在发电厂和变电站中,是100V以上电路和重要控制设备在正常进行时,用高压断路器来接通或断开正常的负荷电流;在过载时,用它来切断过载电流;在故障时,用它来迅速切断短路电流高夺断路器主要特点是带有灭弧装置在开关电器断开电路时,如果电压不低于10V-20V,电流不小于80-100mA,触头之间会产生电弧电弧的温度很高,中心温度最高咳达1万摄氏度,如果电弧燃烧时间过长,不仅烧坏触头,还会危及其它设备而发生事故1.2.4隔离开头在结构上,有2个特点:一是没有灭弧装置;二是触头全部敞露在空气中,有明显的断开点。

隔离开关的主要用途;将需要检修的设备或线路与电源隔离,保证检修人员的安全检修人员观察到明显的断点,以确信隔离开关已断开在两触头等电位情况下,切换电路,如:倒闸操作接通或断开允许的小低电流如:开、合电压互感器和避雷器;开、合母线和直接接在母线上设备的电容电流;当开关合上时,开合开关的旁路电流二 电力系统故障的基本概念2.1短路的原因及其后果所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的相与相之间或相与地之间发生通路的情况2.2短路的原因1电气设备载流部分绝缘损坏2运行人员误操作3其他因素2.3短路的现象1电流剧烈增加2系统中的电压大幅度下降2.4短路危害1短路电流的热效应会使设备发热急剧增加,可能导致设备过热而损坏甚至烧坏2短路电流产生很大的电动力,可引起设备机械变形、扭曲甚至损坏3短路时系统电压大幅度下降,严重影响电气设备的正常工作4严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列,破坏系统的稳定性5不对称短路产生不平衡磁场,会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰,影响其正常工作三 短路的含义及类别电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的一种现象;电力系统在运行中 ,相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(即短路)时而流过非常大的电流。

短路分为很多种情况,有单相接地短路,两相短路,两相短路接地,三相短路等相线俗称火线, 三相就是三个火线,他们电相线俗称火线! 三相就是三个火线,他们电压相等,频率相当,但是相序(时间)不同!3.1单相接地短路指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态了,也就是该相线的电位与大地的电位相等,都是“零” 3.2两相短路任意两相导线,直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起3.3两相短路接地指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态了,3.4三相短路三相短路分三种:1单相接地短路;2两相之间短路;3三相全部短路此外,研究短路现象还要和电力系统的接线方式有关,如变压器中性点直接接地,中性点非直接接地等等针对不同短路,不同的接线方式,短路发生时有不同的现象如果是中性点非直接接地的电力系统,那么单相短路接地故障时仍然可以运行一段时间,因为此时线电压是不变的,但是故障相的对低电压变为零,非故障相的对低电压变为原来的根号3倍,这时候如果绝缘做的不好,容易使故障扩大如果是中性点直接接地,那么就不行在继续运行了,系统会产生比较大的零序流,线电压也发生了变化四 短路原因1元件损坏,例如设备绝缘材料老化,设计、制造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展成为短路。

 2气象条件影响,例如雷击过后造成的闪烁放电,由于风灾引起架空线断线和导线覆冰引起电线杆倒塌等   3人为过失,例如工作人员带负荷拉闸,检修线路或设备时未排除接地线合闸供电,运行人员的误操作等人为破坏,如偷电线和美国的科索沃战争、伊拉克战争时使用的碳纤维弹      4 其他原因,例如挖沟损伤电缆,鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等五 短路的后果1产生大电流:有时会产生上万甚至十几万安的大电流因此会产生大量的热量,损毁设备,电弧会将许多元件短时间融化同时,产生的电流还会带来一定的电磁力,它同样会损坏设备同样可能造成重大火灾及伤害时间 2造成低电压:它会使电气设备无法正常工作这种危害在医院矿山时会引起危险 3干扰抑制与破坏系统的稳定运行 4线损,热损,无功功率等增大 5影响通信,通讯等五 短路故障短路故障是电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接发生短路故障时,电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态,一般需3~5秒在这一暂态过程中,短路电流的变化很复杂它有多种分量,其计算需采用电子计算机在短路后约半个周波(0.01秒)时将出现短路电流的最大瞬时值,称为冲击电流。

它会产生很大的电动力,其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段六 鸟害闪络在绝缘子正上方的横担及金具上栖立飞鸟时种闪络通常是绝缘子表面爬电及空气放电的一种混合闪络鸟粪短接部分空气间隙并降低绝缘子局部表面的外绝缘性能,造成绝缘子串的绝缘性能下降鸟害闪络一般可从绝缘子表面的鸟粪残迹及地面的鸟粪痕迹来进行分析对鸟害闪络,可在绝缘子串正上方的横担上安装鸟刺,防止鸟粪直接落在伞裙的上方,也可在上端第一片装大裙绝缘子,防止鸟粪直接桥接绝缘子伞裙在采用瓷、玻璃、有机合成绝缘子的线路中,鸟害引起的闪络均占有相当比例在有机合成绝缘子的闪络故障统计中,鸟害造成的闪络仅低于雷击闪络,居第二位;与瓷绝缘子、玻璃绝缘子串相比,由鸟害造成的合成绝缘子闪络率较高其原因可能是: ①有机合成绝缘子的伞间距较小,在鸟排便的瞬间,易于形成鸟粪的桥接,从而发生伞裙间飞弧短接现象②有机合成绝缘子的伞裙是柔性材料,大鸟粪便在重力作用下坠落时,易于全部顺伞裙边缘落下,不易反弹和飞溅;而瓷和玻璃属刚性材料,由于反弹和飞溅可以减少落下的鸟粪量,甚至阻断鸟粪对伞裙的桥接。

因此,可以说有机合成绝缘子鸟粪闪络率较高是与其本身的结构及材料特点有一定关系的七 污闪、冰闪和憎水性7.1 污秽闪络(浮冰闪络) 就是积聚在绝缘子表面上的具有导电性能的污秽物质,在潮湿天气受潮后,使绝缘子的绝缘水平大大降低,使绝缘子之间构成短路,在正常运行情况下发生的闪络事故 绝缘子表面的污秽物质,一般分为两大类: (1)自然污秽 遇雨雾结的浮冰, 空气中飘浮的微尘,海风带来的盐雾(在绝缘子表面形成盐霜)和鸟粪等 (2)工业污秽 火力发电厂、化工厂、玻璃厂、水泥厂、冶金厂和蒸汽机车等排出的烟尘和废气 绝缘子表面。

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