35、电网与微电网故障研究：不平衡故障分析及案例详解

电网与微电网故障研究：不平衡故障分析及案例详解

1. 不平衡故障概述

在电网运行中，不平衡故障是需要重点关注的问题。根据不同类型的不平衡故障，我们需要用到正序、负序和零序网络。当故障涉及接地时，如果存在低阻抗路径，接地电流就会在网络的部分区域流动。这些不平衡故障电流可用于设置保护系统的继电器。其中，最常见的故障是单相接地故障。为了保障电网的安全以及实现对电网的有效保护，通常会设计接地电网。当检测到接地电流流动时，继电器系统会识别故障类型，并根据需要断开断路器，将故障部分从系统中隔离出来。

电网一般设计为平衡的三相系统。在进行不平衡故障分析时，实际上只有故障部分的系统是不平衡的。例如，当三相线路中的某一相因暴风雨而发生故障时，故障线路会被迅速切除，从而确保故障期间电网仍能保持平衡。

2. 单相接地故障分析

2.1 故障假设与条件

假设电网输电线路的某相导体因暴风雨断裂并落在树上，形成阻抗 (Z_f)，这就是典型的单相接地故障情况。通常将故障相指定为 a 相，故障点指定为母线 i。由于 b 相和 c 相未发生故障，在母线 i 处有以下条件成立：
[
\begin{cases}
I_{fb} = 0 \
I_{fc} = 0 \
V_{fa} = Z_f \cdot I_{fa}
\end{cases}
]
其中，(Z_f) 是母线 i 处 a 相的接地故障阻抗。

2.2 对称变换与电流计算

从相电流 a、b、c 到零序、正序和负序电流的对称变换公式为：
[
\begin{bmatrix}