【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 線夾損壞造成相間短路。 10kV 線 路接地故障原因分析 造成線路接地故障原因包括： ： 人為外拋物或樹(shù)木碰觸導(dǎo)線引起單相接地；線路 絕緣子在陰雨天 等 濕度高的天氣，出現(xiàn)對(duì)地閃絡(luò)， 一般雨過(guò)后即消失。 ：線路隔離開(kāi)關(guān)、跌落式熔斷器因絕緣老化擊穿 引起；線路避雷器爆炸引起；由于線路絕緣子老化或存在缺陷擊穿引起 10kV線路異常工作狀態(tài)分析與仿真 非正弦電壓、不對(duì)稱(chēng)電壓、高頻諧波等因素會(huì)使電能質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，同時(shí)也是線路過(guò)負(fù)荷的原因。造成線路過(guò)負(fù)荷的原因具 體包括： 1) 三相負(fù)載不平衡。三相負(fù)載采用 Y接法時(shí)，如果三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡，各相的負(fù)荷電流不相等，就在相間產(chǎn)生了不平衡電流，使某一相的線路工作在過(guò)負(fù)荷狀態(tài)并增加線損。如果三相負(fù)荷平衡，則向量差為零。即： 0??? CBA III (21) 假設(shè)某三相四線制線路總負(fù)荷為 3I ，相線及中性線電阻皆為 R ,則三相平衡時(shí)線路功率損耗為： 23bP I R?? (22) 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 7 若三相負(fù)載不平衡，假設(shè)某相負(fù)荷為 2I ，另兩相分別為 ，則中性線電流為： 2 0 . 5 ( 0 . 5 ( 3 / 2 ) ) 0 . 5 ( 0 . 5 ( 3 / 2 ) ) 1 . 5NI I I j I j I? ? ? ? ? ? ? ? (23) 2 2 2 2 227[ ( 2 ) ( 0 .5 ) ( 0 .5 ) ( 1 .5 ) ] ( )4P I I I I R I R? ? ? ? ? ? ? (24) 與平衡時(shí)相比．功率損耗增加了 ，可見(jiàn)三相 負(fù)載 不平衡造成線損增大。極端情況是全部負(fù)荷由一相供電，是三相平衡時(shí)的 6倍，增大了 5倍。功率損耗為 : ? ?2 23 2 1 8I R I R?? (25) 2) 線路電壓過(guò)高引起線路過(guò)負(fù)載。三相電壓不平衡會(huì)使某一相的線路電壓過(guò)高，造成線路過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。三相電量的不平衡度通常以負(fù)序分量與正序分 量的百分比 21AA %表示。 三相電壓不平衡 度 的準(zhǔn)確算式： 211 3 6%%1 3 6AA ????? ?? 4 4 42 2 2 2()K L MK L M? ??? ?? (26) 3) 線路電流過(guò)高引起線路過(guò)負(fù)載。通常在在補(bǔ)償電容器在合閘投入電網(wǎng)瞬間，由于電容器兩端電壓不能躍變，相當(dāng)于電源合閘到短路上去．因而產(chǎn)生頻率，幅值很大的過(guò)渡性電流，稱(chēng)為合閘涌流 一般情況下涌流為正常電流幅值的 6～ 8倍，造成了線路過(guò)負(fù)荷工作。 4) 電網(wǎng)高次諧波引起的過(guò)負(fù)荷。電網(wǎng)線路中由于大 量非線性設(shè)備的投運(yùn)，或是電路中的非完全正弦電勢(shì)的存在都會(huì)產(chǎn)生高次諧波。由于電 網(wǎng) 中的多次諧波 大多是周期性的，因而可使用離散傅立葉分析，如圖 23所示 : 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 8 90P h 560P h 4120P h 330P h 21 . 2 6 4 e 0 1 4P h 15M a g 51M a g 40 . 5M a g 30 . 1M a g 210M a g 1H a r m o n i c w a ve 41 V 2 0 0 H zH a r m o n i c w a ve 1 01 0 V 5 0 H z1H a r m o n i c w a ve 30 . 1 V 1 5 0 H zF u n d a m e n t a l w a ve 1 0 V 5 0 H zInM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 4InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 3InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 2InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 1InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r5C o n s t a n tA d d 圖 23 離散 Fourier分析高次諧波信號(hào) 圖 23中用離散 Fourier模塊分析了包含 3次， 4次， 11次諧波在內(nèi)的電壓信號(hào)，通過(guò) Display模塊顯示出基波和 3次諧波的電壓有效值和 初 相位角 ，誤差幾乎為 0。 負(fù)載在非正弦電壓作用下電網(wǎng)中由于大量非線性設(shè)備的投運(yùn)，或是電路中的非完全正弦電勢(shì)的存在都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，使得總電流有效值比基波電流值大得多，從而導(dǎo)致 線路的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。 線路運(yùn)行于低電壓工作狀態(tài) 當(dāng)三相電壓不平衡，無(wú)功功率欠補(bǔ)，負(fù)載變化，或發(fā)生短路故障時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)某一相的線路工作在低電壓狀態(tài)。當(dāng)電壓下降到額定電壓的 65%～70%時(shí)，無(wú)功靜態(tài)穩(wěn)定破壞，將發(fā)生電壓崩潰，造成大面積停電事故。電網(wǎng)低電壓的形成主要是由于發(fā)電廠向用戶(hù)輸送無(wú)功功率，而這些無(wú)功功率 是 使用大量的無(wú)功負(fù)荷造成的。由于負(fù)載在晝夜之間的變化，當(dāng)負(fù)荷高峰時(shí)產(chǎn)生低電壓運(yùn)行情況；也有在同一時(shí)間線路起點(diǎn)到中點(diǎn)電壓是滿足要求的，但在廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 9 線路的終端卻出現(xiàn)了低電壓運(yùn)行 ， 發(fā)電機(jī)由于接地短路引起低電壓運(yùn) 行仿真電路如圖 25所示 : 1 0 k wABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s e B r e a k e rT e r m i n a t o r 2T e r m i n a t o r 1T e r m i n a t o rS co p e 2S co p e 1S co p es ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r 2s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r 1s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r3 8 0 . 9D i s p l a y23 8 0 . 7D i s p l a y13 8 1 . 6D i s p l a y 1 1C o n s t a n tv+CACBTm mABCabcA s yn ch r o n o u s M a ch i n ep u U n i t sv+ABA1 0 0 k m P a r a m e t e r s L i n eA B Cv+ B C R ot or c urr en t ir_ a (pu ) St at or c urr en t is _a (pu ) Ele c t rom ag ne t ic t orq ue T e (pu ) R ot or s pe ed (w m ) St at or v olt ag e v s _q (pu ) R ot or v olt ag e Vr _q (pu ) 圖 25 發(fā)電機(jī)短路故障仿真電路 圖 26 三相電源線路短路 時(shí) 定子與轉(zhuǎn)子電流 和電壓 圖 27 正常狀態(tài)下的定子與轉(zhuǎn)子的電流和電壓 電動(dòng)機(jī)是電網(wǎng)中使用比較廣泛的設(shè)備， 當(dāng)線路出現(xiàn)低壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 10 機(jī)不能正常工作，低壓對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響如圖 28所示： w m * S t e p( p . u . )va b ( V )v+va b K r p m K p u 2 r a d p e r s e c K p e a k 2 r m si r , i s ( A )TmmABCa s yn ch r o n o u s m a ch i n es +V b cs +V a bs i n1 1 . 9ABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s e B r e a k e rABCabcT h r e e P h a s eV I M e a s u r e m e n tR e l a yCR e l a yBR e l a yA2 3 9 . 1R M S V a b vo l t a g eN ( r p m )r e mM a t hF u n ct i o nL o o k U pT a b l es ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e rD e m u xD e m u x1 / 1 9 8 02 * p i / 3 * [ 0 , 1 , 1 ]C l o ckA B C 1 o k W R ot or c urr en t ir_ a (A ) St at or c urr en t is _a (A ) R ot or s pe ed (w m ) 圖 28 異步電動(dòng)機(jī)短路故障仿真電路 圖 29 正常狀態(tài)的定子與轉(zhuǎn)子電流 圖 210 短路故障下的定子與轉(zhuǎn)子的電 流 圖 211 正常狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 圖 212 接地短路故障下的定子轉(zhuǎn)速 在圖 28中，由 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)在低壓狀態(tài)下，定子與轉(zhuǎn)子的電流減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 明顯 降低， 此時(shí) 由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 設(shè)備如 水泵等出力隨之下降 。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 11 線路運(yùn)行于低頻減載工作狀態(tài) 在事故情況下，由于發(fā)電廠的退出，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)有功功率供需不平衡，這將引起系統(tǒng)頻率下降，如果調(diào)頻裝置不能快速釋放備用容量，使系統(tǒng)頻率盡快恢復(fù)，那么自動(dòng)減負(fù)荷裝置作為最后的補(bǔ)救措施而動(dòng)作，將阻止系統(tǒng)頻率的繼續(xù)下降，從 而避免系統(tǒng)出現(xiàn) “頻率崩潰 ”、 “電壓崩潰 ”的結(jié)果。電力線路運(yùn)行在低頻狀態(tài)下產(chǎn)生的影響包括： 1)頻率下降時(shí)，汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)會(huì)變大 ,對(duì)于額定頻率為 50Hz的電力系統(tǒng)，當(dāng)頻率降低到 45Hz附近時(shí)，某些汽輪機(jī)的葉片可能因產(chǎn)生共振而斷裂，造成重大事故。 2)頻率下降到 47~48Hz時(shí)，這種趨勢(shì)如果不能及時(shí)制止，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使電力系統(tǒng)頻率下降到不允許的程度，這種現(xiàn)象稱(chēng)為頻率雪崩。 3)電力系統(tǒng)頻率下降使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的無(wú)功消耗增加，從而使系統(tǒng)電壓下降。頻率下降還會(huì)造成發(fā)電機(jī)的 電動(dòng)勢(shì)下降，導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低，引發(fā)電壓雪崩現(xiàn)象。 4)電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)會(huì)影響某些測(cè)量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能，頻率過(guò)低時(shí)有些設(shè)備甚至無(wú)法工作。 5)電力系統(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低，導(dǎo)致所帶動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低，影響用戶(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。 控制回路異常 一 個(gè)正常的控制回路操作部分應(yīng)包括能滿足雙重化跳閘；跳合閘命令應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間；有防止多次跳躍動(dòng)作的閉鎖措施；井對(duì)跳合閘回路的完好性應(yīng)能隨時(shí)監(jiān)視；能實(shí)現(xiàn)液壓氣壓低的閉鎖。在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，控制回路常發(fā)生不能正常操 作的問(wèn)題：如開(kāi)關(guān)彈跳，指示燈狀態(tài)全無(wú)等。這些異常情況主要由以下三方面引起： 1) 控制回路中元件的質(zhì)量問(wèn)題。 控制 回路中主要包括跳閘位置繼電器、合閘位置繼電器、防跳繼電器及壓力閉鎖繼電器等。這些機(jī)械觸點(diǎn)式電磁繼電器經(jīng)檢驗(yàn)調(diào)整后幾乎不會(huì)出現(xiàn)故障，但這些電磁繼電器線圈上都并聯(lián)有消除線圈反電勢(shì)的滅磁二極管。當(dāng)TWJ上并聯(lián)的滅磁二極管被軟擊穿后，相當(dāng)于合閘信號(hào)一直加在合閘回路上，廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 12 開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后又通過(guò)此回路使斷路器自動(dòng)合上。同理若 HWJ上的滅磁二板管軟擊穿就會(huì)發(fā)生斷路器合上后自動(dòng)跳開(kāi)的現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，控制回路中電子元件的 選用很重要。 2)設(shè)計(jì)回路原理上不合理。 一個(gè)邏輯回路設(shè)計(jì)不合理，不僅無(wú)法正確控制某設(shè)備或某一系統(tǒng)的工作狀態(tài)，而且將影響到被控系統(tǒng)的工作可靠性和安全性。例如回路不合理引起控制回路間產(chǎn)生迂回寄生回路，致使跳閘位置繼電器