电力系统故障——原因及影响

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在电气工程和电力系统领域，故障是指可能导致电路损坏的异常情况。因此，故障只不过是电力系统中的缺陷。

当电力系统发生故障时，我们需要一个“电力系统保护”方案来将故障部分与健康部分隔离。

在本文中，我们将学习电力系统故障的基本定义、主要原因和影响。因此，让我们从电力系统中电气故障的基本定义开始。

什么是电力系统故障？

在电力系统中，故障是指电路中发生的缺陷或异常情况，可能导致电路损坏。

当电力系统发生故障时，电路中可能出现任何异常的电流流动。例如，短路是一种常见的电气故障，它是一条电阻很低的不希望出现的路径，绕过了正常的负载电路。

另一方面，“开路”是电力系统中发生的另一种常见故障。当电路中断或出现间隙时，就会发生开路故障。

在实际的电力系统中，会发生几种不同类型的故障，例如三相故障、接地或接地故障、线间故障等。

在电力系统中，电气保护装置用于检测故障情况并打开断路器，以限制由于异常电流流动造成的损失。

下图描述了配电线路中的单相接地短路故障。

电力系统故障的原因

在电力系统中，故障可能由于多种原因发生。下面解释了一些导致电力系统发生故障的常见原因。

绝缘失效

绝缘失效是导致电力系统发生故障的主要原因之一。以下是导致绝缘失效的一些主要原因：

• 绝缘过应力
• 绝缘随着时间的推移而退化
• 腐蚀性蒸汽
• 过热或过冷条件
• 潮湿和灰尘
• 振动等。

为了防止因绝缘失效引起的故障，会进行不同的维护测试来评估绝缘质量，并在需要时更换绝缘。

短路

短路是指一条电阻非常低的非期望路径，允许非常大的电流流过它，并导致过热和电气火灾。

短路是可能损坏电力系统设备的危险情况之一。

当电网发生短路时，通常会看到以下后果：

• 导体过热
• 电气火灾或爆炸
• 电路损坏等。

过电压情况

当电力系统电路中的电压超过其最大规定限值时，则称为过电压。

过电压情况可能非常危险，具体取决于其持续时间。因为它可能导致绝缘击穿、过大电流流动、过热、电气火灾或爆炸等。

过电压情况的主要原因是：

• 雷击浪涌
• 操作过电压
• 外部导电物体
• 电气谐振
• 工业诱导冲击电压等。

粉尘颗粒

一层灰尘颗粒粘附在绝缘子的表面，降低了绝缘强度，可能导致电力系统发生短路。

因导线断裂引起的故障

当线路导线断裂时，会出现开路情况，这是一种电力系统故障。如果断裂的导线掉落在地面上，就会导致短路或接地故障。

在大多数实际情况下，因导线断裂引起的故障会导致两相之间、一相与地之间或两相与地之间发生短路故障。当发生此故障时，会发生闪络。

导致因导线断裂引起的故障的主要原因是：

• 由于环境因素、人工操作、树木倒塌、车辆事故等造成的物理损坏
• 由于过载电流流动引起的过热
• 由于振动、弯曲等引起的机械应力
• 导体老化等。

其他故障原因

除了上述原因外，电力系统故障也可能由于以下原因发生：

• 由于动物和鸟类干扰/接触电线引起的短路
• 电气设备故障
• 电力系统运行和维护工作中的人为错误
• 积雪、风暴和地震等。

根据以上讨论，我们可以列出电力系统故障的主要原因，以便快速复习，如下所示：

• 绝缘失效
• 导电路径失效
• 过电压情况
• 绝缘子上沉积灰尘颗粒
• 动物或鸟类接触线路
• 树木倒在电线上
• 导线断裂
• 直击雷
• 电力线路异常负荷
• 机械损坏
• 电力系统中使用的材料质量差
• 环境原因，如地震、风暴、高温、结冰或积雪等。

电力系统故障的影响

在电力系统中，故障会产生多种影响，这些影响会影响整个系统的可靠性、稳定性、效率和安全性。以下是电力系统故障的一些主要影响或后果：

• 短路或过电压等故障会损坏系统中连接的设备。
• 故障可能导致电弧、电气火灾或爆炸。
• 故障也可能导致电压不稳定或电压波动。
• 由于故障，电力系统中可能会出现过电压或低电压情况。
• 故障会导致供电中断和停电。
• 故障还会导致高维护成本和停机时间增加。

这些是在电力系统故障情况下常见的一些主要影响。

减少电力系统故障影响

电力系统故障是非期望的情况，会增加维护成本，增加停机时间，并降低电力系统的可靠性和稳定性。因此，必须采取措施来最大程度地减少故障发生的可能性。这里列出了一些我们应该实施的关键措施，以最大程度地减少电力系统故障的影响：

• 我们必须使用高质量的材料和设备。
• 我们必须实施一个高效的保护系统。
• 我们必须定期对系统进行维护和测试。
• 我们必须持续监控电力系统是否存在故障。
• 我们不能过载电力线路。
• 实施智能电网技术和先进的保护装置。
• 我们应该实施自动故障检测隔离系统，将故障部分与其余的健康系统隔离开。
• 我们应该尝试同步电力系统的所有组件，以维持电力系统的稳定性。

通过遵循这些一些常见的做法，我们可以显著减少电力系统故障的影响。

结论

在本文中，我们详细解释了电力系统中不同类型的故障及其影响。在这里，我们介绍了电力系统故障的基本含义，以及其主要原因、影响和减少影响的措施。

总之，我们可以说故障是影响电力系统稳定性、可靠性和安全性的异常电路情况。因此，建议实施适当的保护系统和维护措施，以最大程度地减少故障及其对系统及其组件的影响的可能性。

与电力系统故障相关的常见问题

以下是与电力系统故障相关的一些常见问题及其答案。

1. 电气故障的 4 种类型是什么？

以下是电力系统中发生的 4 种主要类型的电气故障：

短路故障 - 当两根导体连接在一起，形成一条阻抗非常低的不希望出现的路径，并导致过大的电流流动或绕过正常的负载电路时，则称为短路故障。

开路故障 - 当电路中存在断路或中断，阻止电流流动时，称为开路故障。

接地故障 - 当带电线路导体与大地或地面接触，并导致短路或从导体到地面的大电流流动时，则称为接地故障。

线间故障 - 当输电或配电线路的两根导线相互接触并导致短路时，称为线间故障。

2. 相间故障是什么？

在三相或多相电力系统中，当两根相导体相互接触并导致短路时，则称为相间故障。这种故障是三相电力系统中非常常见的故障。导致这种故障的主要原因是绝缘失效或设备故障。

3. 故障的示例是什么？

当导线断裂并与地面接触时，是电力系统故障的一个常见示例。

4. 什么是瞬态故障？

瞬态故障是一种临时故障，当雷击或开关浪涌进入系统时发生。这种故障能够在短时间内自动恢复。

5. 什么是馈线故障？

馈线是连接电源（如变电站）到配电网络的导体。当馈线出现任何异常情况，例如开路、短路等，则称为馈线故障。