电力系统故障

在电力系统中，故障或故障电流是任何异常电流。 例如，短路是火线接触零线或地线的故障。 如果电路因载流电线（相线或中性线）故障或熔断器或断路器熔断而中断，则会发生开路故障。 在三相系统中，故障可能涉及一个或多个相位和接地，或者可能仅发生在相位之间。 在接地故障或接地故障中，电流流入大地。 对于大多数情况，可以计算出可预测故障的预期短路电流。 在电力系统中，保护设备可以检测故障情况并操作断路器和其他设备，以限制因故障造成的服务损失。

在多相系统中，一个故障对所有相的影响都是一样的，这就是对称故障。 如果只有某些相位受到影响，则由此产生的不对称故障将变得更难以分析。 这些类型的故障的分析通常通过使用对称组件等方法来简化。

检测和中断电力系统故障的系统设计是电力系统保护的主要目标。

瞬态故障是指短时间断开电源然后恢复时不再存在的故障； 或仅暂时影响设备介电特性的绝缘故障，该特性会在短时间后恢复。 架空电力线中的许多故障本质上都是瞬态的。 当发生故障时，用于电力系统保护的设备将运行以隔离故障区域。 然后瞬时故障将被清除，电力线可以恢复服务。 瞬态故障的典型示例包括：

• 短暂的树接触
• 鸟类或其他动物接触
• 雷击
• 导体碰撞

输配电系统使用自动重合闸功能，该功能常用于架空线路，以在发生瞬态故障时尝试恢复供电。 此功能在地下系统中并不常见，因为故障通常具有持久性。 当产生故障电流时，瞬态故障仍可能在原始故障位置或网络中的其他地方造成损坏。

无论是否通电，都会出现持续故障。 地下电力电缆中的故障通常由于电缆的机械损坏而持续存在，但有时由于闪电而在本质上是短暂的。

不对称或不平衡故障不会对每个相位产生同等影响。 常见的非对称故障类型及其原因：

• 线间故障 - 由空气电离引起的线间短路，或线间物理接触引起的短路，例如绝缘体损坏。 在输电线路故障中，大约 5% - 10% 是不对称线间故障。
• 线对地故障 - 一条线与地之间的短路，通常由物理接触引起，例如由于闪电或其他暴风雨造成的损坏。 在输电线路故障中，大约 65% - 70% 是不对称线对地故障。
• 双线接地故障 - 两条线与地面（以及彼此）接触，通常也是由于暴风雨造成的损坏。 在输电线路故障中，大约有 15% - 20% 是不对称双线对地故障。

对称或平衡故障对每个相的影响相同。 在输电线路故障中，大约 5% 是对称的。 与不对称故障相比，这些故障很少见。 两种对称故障是线到线到线（L-L-L）和线到线到线到地（L-L-L-G）。 对称故障占所有系统故障的 2% 到 5%。 但是，即使系统保持平衡，它们也会对设备造成非常严重的损坏。

一种极端情况是故障阻抗为零，从而产生xxx的预期短路电流。 理论上，所有导体都被视为接地，就好像通过金属导体一样； 这称为螺栓故障。 在设计良好的电力系统中，金属接地短路是不常见的，但此类故障可能是偶然发生的。 在一种类型的输电线路保护中，故意引入螺栓故障以加速保护装置的动作。

接地故障（接地故障）是允许电源电路导体与大地意外连接的任何故障。 此类故障会导致有害的循环电流，或可能使设备外壳处于危险电压。 一些特殊的配电系统可能被设计为容忍单个接地故障并继续运行。