小电流接地系统接地故障分析.docx

-- - 小电流接地系统 单相接地故障分析与检测 为了提高供电可靠性， 配电网中一般采取变压器中性点不接地或经消弧线圈 和高阻抗接地方式， 这样当某一相发生接地故障时， 由于不能构成短路回路， 接 地故障电流往往比负荷电流小得多，因而这种系统被称为 小电流接地系统 。 小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障， 当该故障发生时，由于故障点的电流很小， 且三相之间的线电压仍保持对称， 对负荷设备的供电没有影响，所以允许系统内的设备短时运行， 一般情况下可运行 1-2 个小时而不必跳闸，从而提高了供电的可靠性。 但一相发生接地， 导致其他两相的对地电压升高为相电压的 倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展 为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起去系统过压。然而当系统发生单相接地故障时，由于构不成回路，接地电流是分布电容电流，数值比负荷电流小得多，故障特征不明显，因此接地故障检测仍是一项世界难题，很多技术有待克服。 单相接地故障分析 当任意两个导体之间隔着绝缘介质时会形成电容， 因此在简单电网中， 中性点不接地系统正常运行时， 各相线路对地有相同的对地电容 C0，在相电压作用下，每相都有一个超前于相电压 900 的对地电容电流流入地中，然而由于电容的大小与电容极板面积成正比而与极板距离成反比， 所以线路的对地电容， 特别是架空线路对地电容很小，容抗很大，对地电容电流很小。 系统正常运行时，如图 1，由于三相相电压 UA、UB、UC 是对称的，三相对地电容电流 I co.A、I co.B、I co.C 也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为 0，没有电流流向大地，每相对地电压就等于相电压。 图 1 中性点不接地电力系统电路图与矢量图 当系统中某一相出现接地故障后，假设 C 相接地，如图 2 所示，相当于在 C 相的对地电容中并联了一个大电阻，由于故障电流 I C 没有返回电源的通路，只 能通过另外两项非故障 A、 B 相线路的对地电容返回电源。此时 C相线路的对地 电压为 UC’ CD = 0 ，而 A 相对地线电压即 UA’ AD = U AC = -U CA = - U C∠ = U = U - 300 = U B∠ -900，而 B 相对地线电压即 UB ’ BC = U B∠-300，则 UA ’和 = U U B ’相差 0。非故障相中流向故障点的电容电流 I AC = U A’ 0，IBC = U B’ 0， 60 jwC jwC 且 IAC 、I BC 超前 UA’和 UB’900， IAC、 IBC 大小相等为 Ico.A 之间相差 600。 图 2 中性点不接地电力系统发生  C 相接地故障电路图与矢量图 由此可见，  C 相接地时，不接地的  A、 B 两相对地电压  UA ’和  UB ’由原来的相 电压升高到线电压，即值升高到原来的  倍，相位由原来的相差  1200 变为相差 600。此时， 从接地点流回的电流 IC 应为 A 、B 两相的对地电容电流之和， 即 IC = IAC + IBC 。 当网络系统中有发电机 G 和多条线路存在时，如图 3 所示，每台发电机和 每条线路对地均有电容存在，这里用 C0G、 C01、C02 表示，当线路 2 中的 C 相接 地后，全系统 C 相对地电压均为 0，因此 C 相对地电容电流也为 0，同时 A、 B 相的对地电压和对地电流升高到原来的 倍。在这种情况下，非故障线路 1 上， 由于 C 相电流为 0，A 相和 B 相中有本身电容电流， 因此，该线路上的零序电流 3I01 = IA1 + I B1，方向由母线流向线路。 图 3 中性点不接地电力系统发生  C 相接地故障电路图与矢量图 在发电机  G 所在的线路上，首先有它本身  A 相和  B 相的对地电容电流  IAG、 IBG，但是，由于发电机还是产生电容电流的电源，因此从  C 相中要流回从故障 点返回的全部电容电流，而在 A 相和 B 相上又要分别流出各个线路上同名相的 对地电容电流，因此，在发电机线路上的零序电流仍为三相电流之和。但是，各 线路的电容电流从 C 相流入后又从 A 、B 相流出相互抵消， 只剩下发电机本身的 电容电流，故该线路的零序电流仍为 3I0G = IAG + IBG。方向由母线流向发电机。 在故障线路 2 上，A 相和 B 相的有本身的对地电容电流 IA2 、 IB2，不同之处 在于接地点要从  C 相流回统  A 相和  B 相对地电容电流之和，因此从  C 相流出的 电流可表示为  I C1 = -I D 总 ，这样线路  2 上的零序电流为  3I02 = I A2  + I B2 +