32、电网与微电网故障研究

电网与微电网故障研究

1. 引言

电网故障指的是导致系统异常运行的任何状况。当系统的带电部分意外接地、两相导体连接在一起或导体断裂时，就会出现电网故障。例如，由于天气条件（如雷电）导致输电线路意外接地，会造成绝缘闪络和高故障电流流动。

当电网发生故障或短路时，所有同步发电机都会直接向故障点提供电流，直到保护设备迅速隔离故障。若故障电流未被隔离，电网的保护系统会使发电机跳闸，导致系统负载与发电之间的平衡被打破，电网变得不稳定。大多数停电事故都是电网不稳定的后果。

电网必须设计成能够在预期的最高电流水平下成功隔离故障。如果故障电流超过断路器熄灭高故障电流和保护电网的能力，可能会导致灾难性故障、火灾以及电网基础设施的重大永久性损坏。因此，在分布式发电的微电网连接到当地电网之前，必须计算故障电流贡献，并采取缓解措施。

在电网故障研究中，假设除故障点外，电网保持平衡。一旦发生故障，必须迅速隔离故障部分并使其停止运行。所以，电网故障研究是基于“如果 - 那么”条件：如果电网中的某一点发生故障，那么我们要计算故障电流，并通过隔离系统的故障部分来保护电网设备。

故障研究的重点是了解如何将平衡的三相网络建模为正序、负序和零序网络。大多数故障是单线接地或双线接地故障。对于涉及接地的不平衡故障电流计算，使用正序、负序和零序网络；平衡三相故障用于确定断路器的尺寸，使用正序网络。

2. 电网故障电流计算

电网由发电机、变压器、输电线路等元件组成，所有这些元件都必须受到保护，以便在发生故障时，断路器能够隔离故障电流。例如，由于风暴导致母线 3 和母线 4 之间的线路发生故障时，接地继电器故障电流检测系统会发出控制指令，使两个