单相接地时零序电流电压分析.docx
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单相接地时零序电流电压分析
F面对系统单相接地时，零序电流与电压之间的关系做简单的分析
将某用电系统简化为上图：
（将所有正常回路简化为第一条回路，假定第二
条回路出现接地故障,零序CT安装位置如图中1、2）
F面就分别对
存在或不存在接地故障
情况下，电压及对地电容电流进行分析。
对该系统电压情况分析如下：
一、在正常情况下一次电压，二次电压（测量、开口三角）关系如图:
UA（向量）与Ua（向量）、UaO（向量）;
UB向量）与Ub（向量）、UbO（向量）；
UC向量）与Uc向量）、UcO向量）;
方向分别相同
在测量线圈中变比为：
UAUBHC
—=豐60
甘口UbUc100
V3
即一二次侧电压比为60,即如果系统线电压为6000V,则在每一测量PT的二次线
圈中电压为妙；即辭V,两相之间的电压为100V
在开口三角线圈中变比为：
即一二次侧电压比为讼尿,即如果系统线电压为6000V,则在每只PT的开口三角二次线圈中电压为庐昭V,
UL0（向量）=Ua（向量）+Ub（向量）+Uc（向量）
=口:
……I:
：
-:
一...一一一-.…一…
=1皐一i：
…一一」……一一「一工..
用向量图的形式表示如下,
由上图也可以看出系统正常时开口三角UL0（向量）为0
、如果C相保险熔断，那么UC（向量）=0，有
UL0（向量）=Ua0（向量）+Ub0（向量）
=j'.Yv[ii■■-■：
■■■-：
■■■'
=□.：
：
」_.j：
....:
.J..l.lj12C1二八J一一ii.：
]〕
=-Umsintotcos（—120}+cossin（—120）
=—［：
-:
.-
=—UcO（向量）用向量图的形式表示如下,
可以看出此时开口三角电压与C相电压大小相等，方向相反。
即有：
一相保险熔断（无论高压侧低压侧）开口三角电压约为33.3V,
同理可知：
如果一相保险熔断（无论高压侧低压侧），开口三角电压与该相二次电压大小相等，方向相反。
电压约为33.3V
如果两相保险熔断（无论高压侧低压侧），开口三角电压与正常相二次电压大小相等，方向相同。
电压约为33.3V
三、如果存在一相金属性接地（假设为C相金属性接地）则有：
UA（向量）=UAC向量）=UA（向量）-UC（向量）UA（向量）+Un（向量）
UB（向量）=UBC向量）=UB（向量）-UC（向量）中性点N对地的电位丁'为零
UA'（向量）=UAC向量）=UA（向量）-UC向量）
=UJMrsinsin（65t—120）
=V[_ii.「亠二-、一二-i_；i:
:
亠
=喙
=m乙…」•30
UB'（向量）=UBC向量）=UB（向量）-UC向量）
=U?
一-…----.一
仝；：
二：
一.一」…:
一、*.■.iJ!
：
.7C_
用向量图的形式表示如下,
UCITB
由三角函数的推导过程及向量图均可以看出，此时A相、B相相电压增大为
原来的朋倍，即升高到了线电压，而A相电压方向变为滞后原来的相电压，B相电压方向变为超前了原来的B相电压30°,此时PT二次侧A相、B相电压也相应增大为原来的「倍，且其方向分别与UA（向量）,U'B（向量）相同。
此时，开口三角电压为：
UL0=Ua（向量）+Ub（向量）
=■一…-.
='■----'■■■■■■■■■■
j1^3[
=3-£/m一sinoitcoswt
12生」
=：
-一.…
=慕血一一……一.
由三角函数的推导结果及向量图均可以看出,
此时开口三角电压与原来的C相电
压方向相反，大小为其正常值的3倍即3x
V=100V
对该系统电容电流情况分析如下：
所谓的对地电容，实际上是导体对电缆半导体、屏蔽层及钢铠的电容
据MM
=xST
sin（i/tcosa）t4-sin&jt
2J
其中XA（容）〜XB（容）〜XC（容）=X（容）
零序互感器中流过的电容电流是三相导体对地电容的矢量和。
正常情况下，每相电容电流幅值大致相等，方向滞后于产生它的电压90度，即三相电容电流大小相等，方向互差120度。
其矢量和为0.
出现单相金属性接地后，整个系统中的C相对地电压变为0,C相导体与“地”之间没有电压，也就不存在电容电流，此时零序互感器在流过的电流是B、C两相电容电流的矢量和。
又有容性电流与产生它的电压在方向上超前90度。
非故障回路中德电容电流值为
1容（向量）=IA容（向量）+IB容〔向量）
Jt豳'；
[sin（tot—60J+sinMt]
sincutcos60—costutsin60+sinwt]
吕L7M
=翻：
sincotcos30—cosojtsin3；0]
］俗）
用向量图的形式表示如下,
UCITB
由以上分析可以看出：
C相发生单相接地时，非故障回路的零序互感器测得的是该回路上A、B两相电容电流的矢量和。
其大小为系统正常时该回路每相导体对地电容电流的3倍，方向超前UA（向量）30度，而由前面的分析已知开口三角电压滞后UA（向量）60度，所以非故障回路零序电流超前开口三角电压90度。
而故障回路的零序电流是整个系统中A、B两相电容电流的矢量和，其方向为从外部流入导体，与正常回路的零序电流方向相反。
所以有故障回路零序电流滞后开口三角电压90度。
电缆各相之间及各相对外皮之间象电容器样当电缆充电会有微
小电流电流叫电缆电容电流；
接地电容电流-丁性点接地三相系统当发生单相接地通过接地点
电流；由于从变压器二次侧引出母线、导线、电缆等设备各相之间及各相
对地之间存着电容正常运行时三相电容电流相同当发生单相接地
未接地相电容电流会从接地点返回形成回路因而通过接地点电流电容
性又因接地而引起所我们称之接地电容电流；
接地电容电流的大小与出线的多少，线路的形式，架空或电缆线路的长短有
关系；一般来说，线路越长,接地电容电流越大，电缆越多，接地电容电流就越大；
接地电容电流如果太大会在接地点拉弧，造成弧光接地过电压引发设
备绝缘击穿造成事故，一般是在变压器的中性点加消弧线圈而减少接地电容电流以降低接地点过电压幅值•
2.1.1小电流系统单相接地故障基本特征
为中性点不接地系统发生单相接地时（图2・1（小中A相接地，S打开衣示中性点不接地系统），如果忽略负荷电流和电容电流在线路阳抗上的电压降，全系统A相对地电压均为零，A
相对地电容电流也为零，同时B相和C相的对地电压和电容电流都升高JI倍。
这时的电容电
流分布如图2・1（町示。
非故障线路I幷端所反应的零序电流为
•••
3An-?
bt十'ci
其有效值为3Z0I=iU^coC^（1-1）
即非故障线路零序电流为其本身的电容电流，电容性无功功率的方向为母线流向线路。
发电机端的零序电流为
•■•
3/of=?
BF+
其有效值为3/°f=3U/Ck（1-2）
即发电机零弊电流为英本身的电容电流，电容性无功功率的方向为母线流向线路，此特点与非故障线路•致。
对于故障线路j,B相和C相与非故障线路•样，流过本身对地电容电流和：
cj・而不同之处是在接地点要流回全系统B相和C相对地电容电流之和.淇値为
=（，BI+，CI）+（4+，CJ）+（，BF+，CF）
英有效值为Id=3^>（C0I+C0J+CCF）=3t/>C0l（1-3）
瓦中：
coi——全系统对地电容的总和。
此电流从A相流回，因此从A相流出的电流为乙二-乙。
因此，故障线路J始端所反应的•零序电流为
■,••••
3?
0J=?
AJ++Aj=-C+?
CI+，BF+，CF）
其有效值为3厶；=iU^C0I-C0J）（1-4）
即故障线路零序电流，数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和（不包括故障
线路本身），电容性无功功率方向为由线路流向母线，方向与非故障线路相反。
i-IT--¥一co
一线
4
图2-1（b）
图2・1中性点非直接接地系统中.单相接地时的电流分布
S）用三相系统表示（0）零序等效网络
中性点不接地系统发牛单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流.如果此电流比较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压.从而使非故障相的对地电压进一步升高，容易使绝缘损坏，形成两点或名点接地.造成停电事故。
为解决此问题，有些系统的中性点对地之间接入消弧线圈（如图2・1示，S闭合表示中哇点经消弧线圈补偿系统），一般采用5%〜10%的过补偿方式。
上述故障线路电流特点对消弧线圈接地系统不再适用。
此时，从接地点流回的总电流为
b=十hd
英中，L—全系统的对地电容电流；
iL——消弧线圈的电流，设丄表示它的电感，则iL=~^・
jcdL
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