单相接地时零序电流电压分析

下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）

下面就分别对第三条回路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)、Ua0(向量)；

UB(向量)与Ub(向量)、Ub0(向量)；

UC(向量)与Uc(向量)、Uc0(向量)；

方向分别相同

在测量线圈中变比为：

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，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V，

UL0(向量)=Ua(向量)+ Ub(向量) +Uc(向量)

=

=

=

=0

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

二、如果C相保险熔断，那么UC(向量)=0，有

UL0(向量)= Ua0(向量)+ Ub0(向量)

=

=

=

=

=

=－Uc0（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)

UB’(向量)=UBC(向量)=UB(向量)-UC(向量)

UA’(向量)=UAC(向量)=UA(向量)-UC(向量)

=

=

=

=

=

=

UB’(向量)=UBC(向量)=UB(向量)-UC(向量)

=

=

=

=

用向量图的形式表示如下，

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300，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U’A（向量）,U’B（向量）相同。此时，开口三角电压为

UL0=U’a（向量）+U’b(向量)

=.

=

=

=

=

=

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3хV=100V

对该系统电容电流情况分析如下：

一、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。

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.

出现单项金属性接地后，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

=

=

=

=

=

=

=

用向量图的形式表示如下，

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。