能源與電網

電力系統故障(power system fault)

故障,就是當電網精心設計的絕緣失效、電流找到一條它本不該走的路徑時所發生的事——一根樹枝橫跨兩相、一個破裂的礙子讓導線對鐵塔起弧、一台挖土機切斷了埋地電纜。此時唯一限制電流的只剩導線本身那微小的阻抗,於是電流爆增:一個平常只流過幾百安培的點,可能瞬間導通數萬安培,那道電弧熱到足以汽化銅、在不到一秒內炸毀設備。

工程師依導線接觸的方式為故障分類:單線接地故障(最為常見,約佔 80%)是一相觸及大地,此外還有線間故障、雙線接地,以及罕見卻最猛烈的三相故障——後者決定了每具斷路器都必須能承受的最大遮斷容量。算出每一點的故障電流——亦即「短路研究」——是電網設計的基石:它決定斷路器的規格、整定保護電驛,並判定匯流排得多粗,才能在故障的磁力衝擊下不致彎曲而存活下來。

I_fault = V_prefault / Z_thevenin (driving-point impedance to the fault)

違反直覺的是,對稱三相故障最容易計算(系統維持平衡,故標么與單相算法均可用),卻是斷路器額定的最壞情況。不平衡故障則需用「對稱分量法」——拆解成正序、負序與零序。

又稱
short-circuit faultfault current故障電流短路故障