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《小電流接地系統(tǒng)接地故障分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析與檢測為了提高供電可靠性，配電網(wǎng)中一般采取變壓器中性點不接地或經(jīng)消弧線圈和高阻抗接地方式，這樣當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時，由于不能構(gòu)成短路回路，接地故障電流往往比負荷電流小得多，因而這種系統(tǒng)被稱為小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)中單相接地故障是一種常見的臨時性故障，當(dāng)該故障發(fā)生時，由于故障點的電流很小，且三相之間的線電壓仍保持對稱，對負荷設(shè)備的供電沒有影響，所以允許系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備短時運行，一般情況下可運行1-2個小時而不必跳閘，從而提高了供電的可靠性。但一相發(fā)生接地，導(dǎo)致其他兩相的對地電壓升高為相電壓的3倍，這樣會對設(shè)備的絕緣造成威脅，若不及時處理可能會發(fā)
2、展為絕緣破壞、兩相短路，弧光放電，引起去系統(tǒng)過壓。然而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，由于構(gòu)不成回路，接地電流是分布電容電流，數(shù)值比負荷電流小得多，故障特征不明顯，因此接地故障檢測仍是一項世界難題，很多技術(shù)有待克服。單相接地故障分析當(dāng)任意兩個導(dǎo)體之間隔著絕緣介質(zhì)時會形成電容，因此在簡單電網(wǎng)中，中性點不接地系統(tǒng)正常運行時，各相線路對地有相同的對地電容C0，在相電壓作用下，每相都有一個超前于相電壓900的對地電容電流流入地中，然而由于電容的大小與電容極板面積成正比而與極板距離成反比，所以線路的對地電容，特別是架空線路對地電容很小，容抗很大，對地電容電流很小。系統(tǒng)正常運行時，如圖1，由于三
3、相相電壓UA、UB、UC是對稱的，三相對地電容電流Ico.A、Ico.B、Ico.C也是平衡的，因此，三相的對地電容電流矢量和為0，沒有電流流向大地，每相對地電壓就等于相電壓。圖1中性點不接地電力系統(tǒng)電路圖與矢量圖當(dāng)系統(tǒng)中某一相出現(xiàn)接地故障后，假設(shè)C相接地，如圖2所示，相當(dāng)于在C相的對地電容中并聯(lián)了一個大電阻，由于故障電流IC沒有返回電源的通路，只能通過另外兩項非故障A、B相線路的對地電容返回電源。此時C相線路的對地電壓為UC’=UCD=0，而A相對地線電壓即UA’=UAD=UAC=-UCA=-3UC∠-300=3UB∠-900，而B相對地線電壓即UB’=UBC=3UB∠-30
4、0，則UA’和UB’相差600。非故障相中流向故障點的電容電流IAC=UA’jwC0，IBC=UB’jwC0，且IAC、IBC超前UA’和UB’900，IAC、IBC大小相等為3Ico.A之間相差600。圖2中性點不接地電力系統(tǒng)發(fā)生C相接地故障電路圖與矢量圖由此可見，C相接地時，不接地的A、B兩相對地電壓UA’和UB’由原來的相電壓升高到線電壓，即值升高到原來的3倍，相位由原來的相差1200變?yōu)橄嗖?00。此時，從接地點流回的電流IC應(yīng)為A、B兩相的對地電容電流之和，即IC=IAC+IBC。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有發(fā)電機G和多條線路存在時，如圖3所示，每臺發(fā)電機和每條線路對地均有電容存在
5、，這里用C0G、C01、C02表示，當(dāng)線路2中的C相接地后，全系統(tǒng)C相對地電壓均為0，因此C相對地電容電流也為0，同時A、B相的對地電壓和對地電流升高到原來的3倍。在這種情況下，非故障線路1上，由于C相電流為0，A相和B相中有本身電容電流，因此，該線路上的零序電流3I01=IA1+IB1，方向由母線流向線路。圖3中性點不接地電力系統(tǒng)發(fā)生C相接地故障電路圖與矢量圖在發(fā)電機G所在的線路上，首先有它本身A相和B相的對地電容電流IAG、IBG，但是，由于發(fā)電機還是產(chǎn)生電容電流的電源，因此從C相中要流回從故障點返回的全部電容電流，而在A相和B相上又要分別流出各個線路上同名相的對地電容電流
6、，因此，在發(fā)電機線路上的零序電流仍為三相電流之和。但是，各線路的電容電流從C相流入后又從A、B相流出相互抵消，只剩下發(fā)電機本身的電容電流，故該線路的零序電流仍為3I0G=IAG+IBG。方向由母線流向發(fā)電機。在故障線路2上，A相和B相的有本身的對地電容電流IA2、IB2，不同之處在于接地點要從C相流回統(tǒng)A相和B相對地電容電流之和，因此從C相流出的電流可表示為IC1=-ID總，這樣線路2上的零序電流為3I02=IA2+IB2+IC2=IAG+IBG+IA1+IB1，方向為由線路流向母線。經(jīng)過以上分析可以得出，在小電流接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時，非故障線路的零序電流等于該線路三
7、相對地電容電流的向量和，方向由母線流向線路，故障線路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障線路對地電容電流的向量之和，方向由線路流向母線。目前已存在檢測單相接地故障的方法主要有：零序電流法、電容電流法等，分別分析如下。零序電流檢測法在中性點不接地系統(tǒng)中，單相故障指示器是可以利用零序電流的方向和幅值來檢測到故障線路的，但零序電流法存在如下問題：1）、由于需要使用零序電流互感器或零序電流過濾器來采樣零序電流的變化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝不方便，不能廣泛應(yīng)用于10kv架空線路上。2）、零序電流互感器精度較低，當(dāng)一次側(cè)
