单相接地电流分析

一、正常运行情况

中性点不接地又叫做中性点绝缘。

中性点位移：中性点对地的电位偏移。中性点位移的程度，对系统绝缘的运行条件来说是至为重要的。

电力系统正常运行时，各相导线间的电容及其所引起的电容电流较小，可以不予考虑。各相导线对地之间的分布电容，分别用集中的等效电容C U、C V、C W表示，电源三相电压分别为、、，各相对地电压分别用、、表示。

中性点不接地系统的正常运行情况电路图

中性点N对地的电位为零。

各相对地电压作用在各相的分布电容上，如正常运行时各相导线对地的电容相等并等于C，正常时各相对地电容电流的有效值也相等，且有：

各相的对地电容电流、、大小相等，相位相差120°。

各相对地电容电流的相量和为零，所以大地中没有电容电流过。

各相电流、、为各相负荷电流、、与相应的对地电容电流、、的相量和，以下仅画出U相的情况。

二、单相接地故障

完全接地（金属性接地）：接地处的电阻近似等于零。

中性点不接地三相系统单相接地电路图

以W相k点发生完全接地的情况做一分析：故障相的对地电压为零，即则有：

中性点对地电压与接地相的相电压大小相等、方向相反，中性点对地的电压不再为零，上升为相电压。非故障相U相和V相的对地电压、分别为：

非故障相的对地电压升高到线电压，升高为相电压的倍，各相对地电压的相量关系如下所示：

中性点不接地三相系统单相接地

系统三相的线电压仍保持对称且大小不变。对接于线电压的用电设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。

由于非故障相U、V两相对地电压由正常时的相电压升高为故障后的线电压，对地的电容

电流也相应增大倍，为。

三相对地电容电流之和不再等于零，大地中有容性电流流过，并通过接地点形成回路。

接地电流超前90°，为容性电流，其有效值为。单相接地故障时流过大地的电容电流，等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。单相接地电容电流的实用计算中可按下式计算：

式中：I C 为接地电容电流，单位A；U为系统的线电压，单位kV；L1与L2分别为电压同为U，并具有电联系的所有架空线路及的电缆线路的总长度，单位km。接地电流I C的大小与系统的电压、频率和对地电容值有关，而对地电容值又与线路的结构（电缆或架空线、有无避雷线）、布置方式、相间距离、导线对地高度、杆塔型式和导线长度有关。

当发生不完全接地时，接地电流要比完全接地时小一些。

中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响：

单相接地时，在接地处有接地电流流过，会引起电弧，此电弧的强弱与接地电流的大小成正比。

当接地电流不大时，电弧将自行熄灭，接地故障随之消失，电网即可恢复正常运行；

接地电流10A～30 A时，有可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧，引起其幅值可达2.5～3倍相电压的过电压，当绝缘存在薄弱点时，可能发生击穿而造成短路，危及整个电网的安全；

当接地电流超过一定值时（如在10kV电网中接地电流大于30A时），将会产生稳定的电弧，形成持续的电弧接地，高温的电弧可能损坏设备，甚至可能导致相间短路，尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险。

中性点不接地系统发生单相接地故障时优点：线电压对称保持不变，用户可继续运行，提高了供电可靠性。但非故障相电压升高为线电压，长期运行可能在绝缘薄弱处发生绝缘破坏时，造成相间短路。为防止由于接地点的电弧及伴随产生的过电压，使系统由单相接地故障发展为多相接地故障，引起故障范围扩大，在这种系统中通常都装设交流绝缘监察装置，当发生单相接地故障时，立即发出绝缘下降的信号，通知运行值班人员及时处理。电力系统的有关规程规定：在中性点不接地的三相系统中发生单相接地时，允许继续运行的时间不得超过2ｈ，并要加强监视。

中性点不接地系统发生单相接地故障时缺点：非故障相的对地电压升高到线电压，电气设备和线路的对地绝缘必须按能承受线电压考虑设计，从而相应地增加了投资。

三、适用范围

当线路不长、电压不高时，接地点的接地电流数值较小，电弧一般能自动熄灭。特别是在35kV及以下的系统中，绝缘方面的投资增加不多，而供电可靠性较高的优点比较突出，中性点采用不接地运行方式较适合。

中性点不接地方式的适用场合：

（１）3～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，不直接连接发电机的系统；当接地电流I C＜10A时；

（２）3～10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，电压为3kV时，接地电流I C＜30A；电压为6kV时，接地电流I C＜20A；

（３）3～10kV电缆线路构成的系统，当接地电流I C＜30A时；

（４）与发电机有直接电气联系的3～20kV系统，如果要求发电机带内部单相接地故障运行，当接地电流不超过允许值时。