电气工程知识：电力系统故障及其危害

电力系统故障及其危害

凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路又称横向故障，断线又称为纵向故障。

短路故障可分为三相短路、单相接地短路（简称单相短路）两相短路和两相接地短路，注意两相短路和两相接地短路是两类不同性质的短路故障，前者无短路电流流入地中，而后者有。三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相回路不对称，因此称为不对称短路。

断线故障可分为单相断线和两相断线。断线又称为非全相运行，也是一种不对称故障。大多数情况下在电力系统中一次只有一处故障，称为简单故障或单重故障，但有时可能有两处或两处以上故障同时发生，称为复杂故障或多重故障。

短路故障一旦发生，往往造成十分严重的后果，主要有：

（1） 电流急剧增大。短路时的电流要比正常工作电流大得多，严重时可达正常电流的十几倍。大型发电机出线端三相短路电流可达几万甚至十几万安培。这样大的电流将产生巨大的冲击力，使电气设备变形或损坏，同时会大量发热使设备过热而损坏。有时短路点产生的电弧可能直接烧坏设备。

（2） 电压大幅度下降。三相短路时，短路点的电压为零，短路点附近的电压也明显下降，这将导致用电设备无法正常工作，例如异步电动机转速下降，甚至停转。

（3） 可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏。电力系统发生短路后，发电机输出的电磁功率减少，而原动机输入的机械功率来不及相应减少，从而出现不平衡功率，这将导致发电机转子加速。有的发电机加速快，有的发电机加速慢，从而使得发电机相互间的角度差越来越大，这就可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定性，引起大片地区停电。

（4） 不对称短路时系统中将流过不平衡电流，会在邻近平行的通讯线路中感应出很高的电势和很大的电流，对通讯产生干扰，也可能对设备和人身造成危险。

在以上后果中，最严重的是电力系统并列运行稳定性的破坏，被喻为国民经济的灾难，其次是电流的急剧增大。

除此之外，电力系统中还可能出现一些不正常工作状态，如电气设备超过额定值运行（称为过负荷），它也将使电气设备绝缘加速老化，造成故障隐患甚至发展成故障；如发电机尤其是水轮发电机突然甩负荷引起定子绕组的过电压、电力系统的振荡、电力变压器和发电机的冷却系统故障以及电力系统的频率下降等。系统中的故障和不正常运行状态都可能引起电力系统事故，不仅使系统的正常工作遭到破坏，甚至可能造成电气设备损坏和人身伤亡。