配电网故障及其特征

配电网故障及其特征主讲老师：吴晓清—xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx—配电线路是电力输送的末端，配电线路点多线长面广，路径复杂，设备质量参差不齐，运行环境较为复杂，受气候或地理的环境影响较大，并且直接面对用户端，供用电情况较为复杂，这些都直接或间接影响着配电线路的安全运行。配电网运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，对配电网故障进行分类时，主要可以归纳为短路故障和单相接地故障。序论配电网故障类型及特点第一章中性点不接地系统的典型配电网故障第二章经消弧线圈接地的配电网故障第三章中性点经小电阻接地的配电网故障第四章目录页第一章配电网故障类型及特点

配电网故障类型三相故障单相对地故障两相故障两相对地故障指A、B、C三相导体之间绝缘破坏而相互连通，由于发生三相故障时，三相电压和电流依然对称，故三相故障为对称性故障。指两相导体之间因绝缘破坏而相互连通。指一相导体对地之间的绝缘破坏而与大地连通。指两相导体对地之间绝缘破坏而与大地连通。有两种情况：一种为两相导体在同一地点接地；另一种为两相在不同地点接地。

配电网故障类型接地故障是指导线与大地之间的不正常连接，包括单相接地故障和两相接地故障。接地故障与中性点接地方式密切相关，相同的故障条件但不同的中性点接地方式，接地故障所表现出的故障特征和后果、危害完全不同。最常用的中性点接地方式分类方式是按单相接地故障时接地电流大小分为大电流接地系统和小电流接地系统两类。中性点采用哪种接地方式主要取决于供电可靠性和限制过电压两个因素。我国35kV及以下的系统一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地。配电网故障特点接地故障比例高，故障电流小实际配电网的故障绝大多数是单相接地故障，约占总故障的60%~80%；其次是两相故障，约15%；而三相故障比例最小，不到5%。故障率高配电网的防雷能力相对较低，并且是主要分布在人类活动频繁的地区，易受外力破坏，因此其故障率很高。瞬时性故障占绝大多数配电网短路故障中的绝大部分（70%~90%）是瞬时性的，可以通过重合闸避免其引起长时间停电。故障电弧不稳定配电网电压等级较低，故障电流也比较小，故障电弧往往不稳定。高阻故障比例高由于电压较低、架空线路没有地线等原因，在配电网故障中，有一定比例故障的电阻超过1kΩ。绝大部分故障发生在电压峰值附近由于绝缘击穿总出现在电压具有较高幅值的时刻，约60%以上的配电网故障发生在电压峰值附近5%的范围内。010203040506第二章中性点不接地系统的典型配电网故障中性点不接地系统的典型配电网故障01单相接地故障正常运行时，三相对地电压是对称的，中性点对地电压为0，电网中无零序电压。由于各相对地电容相同，在相电压的作用下，各相电容电流相等且超期于相电压90°。当发生单相接地故障时，三相电路对称性受到破坏，此时不形成短路回路，只是通过线路对地电容形成容性电流回路，故障电流很小，不要求保护装置动作，允许配电网带故障运行1~2h。中性点不接地系统的典型配电网故障01单相接地故障当发生单相接地故障时，此时配电网中性点电压发生了偏移，导致非故障相电压升高。如A相发生金属性单相接地故障，A相对地电压变为0，其对地电容被短接，B相和C相对地电压升高为1.732倍，对地电容电流相对增大，流过接地点的电流为所有线路对地电容电流之和。由此可见，故障线路的零序电流在相位上比零序电压滞后90°，幅值比正常线路大。中性点不接地系统的典型配电网故障01单相接地故障金属性单相接地故障主要特点：1）故障相电压降低为0，非故障相电压升高为线电压；2）中心点电压升高为相电压；3）故障电流为电容电流，幅值非常小，可以忽略不计。图1单相接地典型录波图

图2单相接地典型向量图中性点不接地系统的典型配电网故障02两相短路故障配电网两相短路是指配电网线路任意两相发生直接短路或经过渡电阻短路。两相短路故障属于非对称性短路故障，具体配电网中系统发生两相短路故障时，故障相间产生较大的对称性故障电流，故障相电压降低。中性点不接地系统的典型配电网故障02两相短路故障金属性两相短路故障主要特点：1）短路电流和电压不存在零序分量；2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，方向相反，幅值增大；3）短路时非故障相电压在短路前后不变，两故障相电压总是大小相等，数值上为非故障相的一半；4）故障相电压相位与非故障相电压相位相反。图1两相短路典型录波图图2两相短路典型向量图中性点不接地系统的典型配电网故障03两相接地短路故障配电网系统任意两相发生金属性接地短路故障时，相当于将单相接地和两相短路故障叠加，通过接地相对地电容形成容性电流回路，系统中性点电压发生偏移。故障相电流增大，电压减小为0。中性点不接地系统的典型配电网故障03两相接地短路故障金属性两相接地短路故障主要特点：1）故障两相电流幅值增大，相位相反；两相电压降低为地电位；2）非故障相对地电压将升高为额定电压的1.5倍；3）系统中出线零序电压，由于是小电流接地系统，零序电流幅值非常小，可以忽略不计。图1两相接地短路典型录波图图2两相接地短路典型向量图中性点不接地系统的典型配电网故障04三相短路故障配电网三相短路故障是指三相发生短路故障，相当于上一级变压器低压侧发生三相短接，故障电流较大。配电网的三相短路故障属于对称性故障。其典型波形图和向量图如下图。中性点不接地系统的典型配电网故障04三相短路故障金属性三相短路故障主要特点：1）三相电流增大，三相电压降低；2）没有零序电流、零序电压；3）故障态的电流电任然保持对称。图1两相接地短路典型录波图图2两相接地短路典型向量图第三章经消弧线圈接地的配电网故障经消弧线圈接地的配电网故障01单相接地故障正常运行时，三相对地电压存在一定的不平衡电压U0，一般为系统额定电压的Un的0.5%~1.5%。由于各相对地电容相同，在相电压的作用下，各相电容电流相等且超期于相电压90°。消弧线圈连接于中性点到大地之间(如果配电网变压器绕组采用三角形连接，没有中性点，可通过接地变压器引出中性点)。由于消弧线圈与配电网对地电容为串联状态，对中性点电压有谐振放大作用，中性点电压一般会大于系统不平衡电压U0。根据规定，中性点电压小于15%Un，一般通过将消弧线圈调偏谐振点或串联阻尼电阻等措施，限制中性点电压。经消弧线圈接地的配电网故障01单相接地故障当发生单相接地故障时，三相电路对称性收到破坏，不平衡电压上升为系统额定电压，通过中性点消弧线圈与线路对地电容形成并联电流回路，感性电流补偿容性电流，补偿后零序电流很小，不要求保护装置动作，允许配电网带故障运行1~2h。此时配电网中性点电压发生偏移，变化的大小与接地阻抗有关，非故障相电压升高。如A相发生金属性单相接地故障，A相对地电压为0，其对地电容被短接，B相和C相对地电压升高1.732倍，流过接地点的电流为所有线路对地电容电流与消弧线圈感性电流之和。一般消弧线圈设置为过补偿状态，脱谐度一般为2%~15%，消弧线圈感性电流略大于容性电流。由此可见，故障线路的零序电流在相位上与零序电压相比，与消弧线圈过补偿、欠补偿状态相关，幅值与正常线路无固定的大小关系。因此，难以通过简单的比幅比相实现故障选线。经消弧线圈接地的配电网故障01单相接地故障金属性单相接地故障主要特点：1）故障相电压降低为0，非故障相电压升高为线电压；2）中心点电压升高为相电压；3）故障电流为消弧线圈补偿电容电流后的残流，一般小于10A，实现熄灭电弧的功能。图1单相接地典型录波图

图2单相接地典型向量图经消弧线圈接地的配电网故障02两相短路故障两相短路故障或两相接地短路故障，零序电压或零序电流为0或非常小，消弧线圈无影响或可忽略，可参照中性点不接地系统配网故障特征。03三相短路故障三相短路故障无零序电流和零序电压，与消弧线圈无关，可参照中性点不接地系统配网故障特征。第四章中性点经小电阻接地的配电网故障中性点经小电阻接地的配电网故障01单相接地故障正常运行时，三相对地电压存在一定的不平衡电压U0，一般为系统额定电压的Un的0.5%~1.5%。由于各相对地电容相同，在相电压的作用下，各相电容电流相等且超期于相电压90°。低电阻连接于中性点到大地之间(如果配电网变压器绕组采用三角形连接，没有中性点，可通过接地变压器引出中性点)。低电阻阻值一般在10Ω以内，由于低电阻与配电网对地电容为串联状态，对不平衡电压U0分压。因此中性点电压一般会小于系统不平衡电压U0。中性点经小电阻接地的配电网故障01单相接地故障当发生单相接地故障时，三相电路对称性收到破坏，不平衡电压上升为系统额定电压，通过中性点低电阻与线路对地电容形成并联电流回路，由于低阻值远小于对地电容阻抗，零序电流主要为阻性电流，根据电阻大小，一般可达400~1000A，触发零序保护装置动作，快速切除故障线路，恢复系统正常运行。接地故障发生时，配电网中性点电压发生了偏移，变化大小与接地阻抗有关，非故障相电压升高。如A相发生金属性单相接地故障，A相对地电压为0，其对地电容被短接，B相和C相对地电压升高1.732倍，故障线路的零序电流为阻性电流与容性电流之和。中性点经小电阻接地的配电网故障01单相接地故障金属性单相接地故障主要特点：1）故障相电压降低为0，非故障相电压升高为线电压；2）中心点电压升高为相电压；3）故障电流为容性电流与阻性电流之和，一般大于40