1、小電流接地系統單相接地故障分析與檢測為了提高供電可靠性，配電網中一般采取變壓器中性點不接地或經消弧線圈 與高阻抗接地方式，這樣當某一相發(fā)生接地故障時，由于不能構成短路回路，接地 故障電流往往比負荷電流小得多，因而這種系統被稱為 小電流接地系統。小電流接地系統中單相接地故障就是一種常見得臨時性故障 ，當該故障發(fā)生 時，由于故障點得電流很小，且三相之間得線電壓仍保持對稱，對負荷設備得供 電沒有影響，所以允許系統內得設備短時運行，一般情況下可運行1 2個小時而 不必跳閘，從而提高了供電得可靠性。但一相發(fā)生接地，導致其她兩相得對地電 壓升高為相電壓得 倍，這樣會對設備得絕緣造成威脅，若不及時處理可能會

2、發(fā) 展為絕緣破壞、兩相短路，弧光放電，引起去系統過壓。然而當系統發(fā)生單相接 地故障時，由于構不成回路，接地電流就是分布電容電流，數值比負荷電流小得 多，故障特征不明顯，因此接地故障檢測仍就是一項世界難題， 很多技術有待克 服。單相接地故障分析當任意兩個導體之間隔著絕緣介質時會形成電容，因此在簡單電網中，中性點不接地系統正常運行時，各相線路對地有相同得對地電容 G,在相電壓作用下， 每相都有一個超前于相電壓900得對地電容電流流入地中，然而由于電容得大小 與電容極板面積成正比而與極板距離成反比，所以線路得對地電容，特別就是架 空線路對地電容很小，容抗很大，對地電容電流很小系統正常運行時，如圖1,

3、由于三相相電壓UA、U b、Uc就是對稱得，三相 對地電容電流lco、A、|CO、E、I co、C也就是平衡得，因此，三相得對地電容電流矢 量與為0 ,沒有電流流向大地，每相對地電壓就等于相電壓。A圖1中性點不接地電力系統電路圖與矢量圖當系統中某一相出現接地故障后，假設 C相接地，如圖2所示，相當于在C 相得對地電容中并聯了一個大電阻，由于故障電流IC沒有返回電源得通路，只能 通過另外兩項非故障A、 B相線路得對地電容返回電源.此時C相線路得對地電 壓為Uc'= UCD =0,而A相對地線電壓即Ua '= U A D = U AC =U CA =S UcZ 30° =

4、 2 Ub/ 9 0 而 B相對地線電壓即 Ub" = UbC = UBz- 300,則U A與Ub 相差6 0°.非故障相中流向故障點得電容電流Iac = Ua 'jwC o, I bc = UBjw C o,且 Iac、Ibc 超前 Ua'與 Ub '90°, Iac、I bc大小相等為WIa之間相差600c oA圖2中性點不接地電力系統發(fā)生C相接地故障電路圖與矢量圖由此可見，C相接地時，不接地得 A B兩相對地電壓Ua'與Ub '由原來得相電壓升高到線電壓，即值升高到原來得、丘倍，相位由原來得相差1200變?yōu)橄嗖?60

5、°。此時,從接地點流回得電流Ic應為A、B兩相得對地電容電流之與，即Ic = Iac+ |BC。當網絡系統中有發(fā)電機G與多條線路存在時，如圖3所示，每臺發(fā)電機與每 條線路對地均有電容存在，這里用 Cog、C01、C02表示，當線路2中得C相接地 后,全系統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相得 對地電壓與對地電流升高到原來得倍在這種情況下，非故障線路1上，由于C 相電流為0,A相與B相中有本身電容電流，因此，該線路上得零序電流3I 01 = IA1 + I B1，方向由母線流向線路。IIIIce丄丄丄 工工*工* 圖3中性點不接地電力系統發(fā)生C相接地故障電路

6、圖與矢量圖在發(fā)電機G所在得線路上，首先有它本身A相與E相得對地電容電流Iag、I B G,但就是，由于發(fā)電機還就是產生電容電流得電源，因此從C相中要流回從故障點返回得全部電容電流，而在 A相與B相上又要分別流出各個線路上同名 相得對地電容電流，因此，在發(fā)電機線路上得零序電流仍為三相電流之與。但就 是，各線路得電容電流從 C相流入后又從A、B相流出相互抵消，只剩下發(fā)電機 本身得電容電流，故該線路得零序電流仍為3Iog = | ag + | bG。方向由母線流向發(fā)電機.在故障線路2上,A相與B相得有本身得對地電容電流I a 2、IB2，不同之處在 于接地點要從C相流回統 A相與B相對地電容電流之與

7、，因此從C相流出得電流 可表示為Ici = Id總，這樣線路2上得零序電流為3Io2 = I a2 + I b2+ Ic2 = I ag + Ibg + I A1 + I B1,方向為由線路流向母線。經過以上分析可以得出，在小電流接地系統中，發(fā)生單相接地故障時，非故 障線路得零序電流等于該線路三相對地電容電流得向量與，方向由母線流向線 路，故障線路得零序電流等于全系統非故障線路對地電容電流得向量之與，方向由線路流向母線目前已存在檢測單相接地故障得方法主要有 :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中， 單相故障指示器就是可以利用零序電流得方向與幅 值來檢

8、測到故障線路得，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得變化，結構復雜，安裝不方便，不能廣泛應用于1 Ok v架空線路上。2）、零序電流互感器精度較低，當一次側零序電流在 5A 以下時，變比誤差 可達到10%以上，角度誤差達到2O0以上,當一次零序電流小于1A時，二次側基 本無電流輸出，無法保證接地檢測得準確性 .3）、零序濾過器本身固有得不平衡輸出使其準確性較低，而且一般保護用電流互感器額定一次電流值多在幾百安以上。在接地電容電流小于10 A得小電流接地系統使用零序濾過器，單相電容電流僅為保護用互感器一次額定電流得0、 6%，根本無法保證互感

9、器得必要準確度。4） 、在中性點經消弧線圈接地得電網中，發(fā)生單相接地故障后， 由于消弧 線圈得補償作用， 流過非接地線路得零序電流仍為自身得電容電流 , 但流過接 地點得零序電流為消弧線圈提供得感性電流與電網中所有非接地線路電容電流 之與得迭加。所以在中性點經消弧線圈接地得系統中， 采用零序電流檢測法得 故障指示器檢測到得零序電流幅值與相位就是隨消弧線圈得補償度得不同而變 化得。電容電流檢測法在某一線路發(fā)生單相接地故障時 , 如果電網得線路總長度很長時， 總得電容 電流與每條線路得電容電流相差很大， 因此可以利用這個特征來判斷接地線路與 接地區(qū)段 . 但電容電流法存在如下問題：1）、盡管在發(fā)生

10、接地時接地線路得電容電流等于非接地線路得電容電流之 與， 而非接地線路得電容電流只就是自身得電容電流。 但通常接地電容電流就是不大得，約為幾安培， 對于架空線路則更小， 而線路中得負荷電流值則很 大，達幾百安培。電容電流所占負荷電流得比例只有百分之幾，這樣就要求故障指示器有很高得測量精度。2）、單相接地故障得線路流過接地點得電容電流其幅值與接地點位置、所在母線上各條出線得長度以及運行方式有關。在電網最小運行方式下有時接地線 路得電容電流值與非接地線路得電容電流值很接近， 對設置動作電流非常不利， 另外運行方式得變化也對設置恰當得動作電流值增加難度。 而動作電流值得設定 直接影響其選擇性與靈敏性

11、。3） 、在結構復雜得電網中，由于運行方式得變化與環(huán)網得分流作用等， 采 用檢測電容電流進行接地判斷得故障指示器則得不到足夠動作電流， 直接影響其 靈敏性,而造成拒動.故障錄波檢測法小電流接地系統中，若某一線路發(fā)生單相接地故障時，從故障前穩(wěn)態(tài)到故障后穩(wěn)態(tài)存在一個明顯得暫態(tài)過渡過程，該過程持續(xù)520ms其暫態(tài)過程具有豐 富得故障特征量，系統中得零序電流與零序電壓產生高頻暫態(tài)信號，暫態(tài)信號幅 值比穩(wěn)態(tài)信號大得多，并且這些特征量受系統參數、接地方式、負荷電流等因素 得影響很小，其主要特點如下：圖1接地故障暫態(tài)波形1、非故障（健全）線路得暫態(tài)零序電流方向與故障線路得暫態(tài)零序電流方向相反,且故障線路暫態(tài)

12、零序電流為非故障線路暫態(tài)零序電流之與。2、接地故障點同側暫態(tài)零序電流差異小，詳細程度高，故障點前后得暫態(tài)零序電流幅值、頻率差異較大，相似程度較低。幾種常見接地故障1原因：因導體搭接接地，接地相與大地之間形成穩(wěn)定得阻性通路特征：零序電流出現月160 A以上暫態(tài)峰值、接地后工頻電流、電場波形穩(wěn) 定,零序電流有效值約15A.(IAi'波形穂定的三 招及零序電場7接地后A相電場澤 低.B-匸招升高2、原因：非金屬性物體搭接接地，接地相與大地之間形成穩(wěn)定得較大阻值通波形穩(wěn)定的三相及零序電流二接龍策間萃序 電流霍I衣幡億V fl特征：零序電流出現約17 0 A以上暫態(tài)峰值、接地后工頻電場波形基本穩(wěn)

13、定零序電流有效值小于10A,且逐漸減小;A按地GB相電場譚 低,A. t相升高°波柜穩(wěn)宦的二 相及零序里場宀接地時間零序f A < ¥ jf i wAA AM.mvI, A Xi c ”仮示験本穩(wěn)定的三相及爭 I序電涼.序電說減小3、原因：線路對地絕緣劣化存在薄弱點，發(fā)生弧光接地特征：接地瞬間零序電流尖峰約350A以上，此后零序電流尖峰約在100-240接地后毎周波 零序電流出現 皆態(tài)尖峰（弧光放電電零 /序電流蘭蠟 4-1 biril l. IdTakL：ib .dr、興I i.->4、原因:B相瓷瓶對地擊穿，發(fā)生弧光接地。特征：接地瞬間零序電流尖峰最大超過30