中性点不接地系统发生单相接地时向量分析

中性点不接地系统单相接地时的向量分析

为了熟悉不接地电网的零序保护,需要首先熟悉这类电网发生单相接地故障时电压、电流零序分量的特点。下面着重介绍单相接地时稳态电容电流的特点。下面图a示出最简单的中性点不接地网,图中表示负荷就是断开的,因为单相接地时三相的相线电压与负荷电流仍然对称,所以不考虑负荷电流,不会影响分析的结果。

正常运行情况下,各相对地有相同的电容

C(用集中参数表示),在

相电压的作用下,每相都有一超前电压90°的电容电流流入地中,并三相电容电流之与为零,中性点对地无电压,因为电容电流很小,其在线路上产生的电压降可以忽略不计,故可以认为各相电压均与各相电势相等,电压、电流向量图如图b所示。

发生单相(例如A相)金属性接地时,若忽略较小的电容电流产生

的电压降,则电网中各处故障相的对地电压都变为零。于就是A 相对地电容被短接,只有B 相与C 相对地电容中还存在电流,此时中性点

对地电压上升为相电压(－a

E ),非故障相的对地电压变为线间电压(升高3倍),其向量关系图如下图c 。

这时三相对地电压可分别写为:A U ＝0,B U =BA U =A B E E ＝3A E 0150j e ,C U =CA U =C E -A E =3A

E 0150j e ,由于相电压与电容电流的对称性已破坏,因而出现了零序电压与零序电流,因为A U ＝0,所以零序电压03U =B U ＋C U ＝－3A E ,即等于故障相正常电势的三倍,则相位与之相反。在B U 与C U 的作用下,在两非故障相及其对地电容中出现超

前电压90°的电流,B I ＝C B jX U － =B U 0jWC ,C I ＝C

C jX U － =C U 0jWC ,其有效值为B I ＋C I =3X U 0WC ,X U 为相电压的有效值,从故障点流回的电流

即零序电流为:03I ＝-(B I +C I )＝－(B U ＋C U )0jWC 。式中负号表示零序电流与通常规定的电流方向相反,因为B U ＋C U ＝－3A E ,所以故障点

的零序电流有效值为03I ＝3X U 0WC ,其大小就是正常运行时每相对地电容电流的三倍,其相位落后于零序电压90°。