小电流接地系统接地故障分析诊断
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升高为相电压的 倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发 展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起去系统过压。然而当系统发生单相接 地故障时，由于构不成回路，接地电流是分布电容电流，数值比负荷电流小得多， 故障特征不明显，因此接地故障检测仍是一项世界难题，很多技术有待克服。
单相接地故障分析
系统正常运行时，如图 1，由于三相相电压 UA、UB、UC 是对称的，三相对地
电容电流
I 、I 、I co.A
co.B
co.C
也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为
0，Leabharlann Baidu
没有电流流向，每相对地电压就等于相电压。
.word 版.
图 1 中性点不接地电力系统电路图与矢量图
当系统中某一相出现接地故障后，假设 C 相接地，如图 2 所示，相当于在 C 相的对地电容中并联了一个大电阻，由于故障电流 IC 没有返回电源的通路，只 能通过另外两项非故障 A、B 相线路的对地电容返回电源。此时 C 相线路的对地
电压为 UC’ = UCD = 0，而 A 相对地线电压即 UA’ = UAD = UAC = -UCA = - UC
∠-300 =
UB∠-900，而 B 相对地线电压即 UB’ = UBC =
UB∠-300，则 UA’
和 UB’相差 600。非故障相中流向故障点的电容电流 IAC = UA’jwC0，IBC = UB’jwC0，
在故障线路 2 上，A 相和 B 相的有本身的对地电容电流 IA2、IB2，不同之处在 于接地点要从 C 相流回统 A 相和 B 相对地电容电流之和，因此从 C 相流出的电流 可表示为 IC1 = -ID 总，这样线路 2 上的零序电流为 3I02 = IA2 + IB2+ IC2 = IAG + IBG + IA1 + IB1，方向为由线路流向母线。
当任意两个导体之间隔着绝缘介质时会形成电容，因此在简单电网中，中性
点不接地系统正常运行时，各相线路对地有相同的对地电容 C0，在相电压作用下， 每相都有一个超前于相电压 900 的对地电容电流流入地中，然而由于电容的大小
与电容极板面积成正比而与极板距离成反比，所以线路的对地电容，特别是架空
线路对地电容很小，容抗很大，对地电容电流很小。
.word 版.
当网络系统中有发电机 G 和多条线路存在时，如图 3 所示，每台发电机和每 条线路对地均有电容存在，这里用 C0G、C01、C02 表示，当线路 2 中的 C 相接地后， 全系统 C 相对地电压均为 0，因此 C 相对地电容电流也为 0，同时 A、B 相的对地 电压和对地电流升高到原来的 倍。在这种情况下，非故障线路 1 上，由于 C 相电流为 0，A 相和 B 相中有本身电容电流，因此，该线路上的零序电流 3I01 = IA1 + IB1，方向由母线流向线路。
图 3 中性点不接地电力系统发生 C 相接地故障电路图与矢量图
在发电机 G 所在的线路上，首先有它本身 A 相和 B 相的对地电容电流 IAG、 IBG，但是，由于发电机还是产生电容电流的电源，因此从 C 相中要流回从故障点 返回的全部电容电流，而在 A 相和 B 相上又要分别流出各个线路上同名相的对地 电容电流，因此，在发电机线路上的零序电流仍为三相电流之和。但是，各线路 的电容电流从 C 相流入后又从 A、B 相流出相互抵消，只剩下发电机本身的电容 电流，故该线路的零序电流仍为 3I0G = IAG + IBG。方向由母线流向发电机。
3）、零序滤过器本身固有的不平衡输出使其准确性较低，而且一般保护用电 流互感器额定一次电流值多在几百安以上。在接地电容电流小于 10A 的小电流接 地系统使用零序滤过器,单相电容电流仅为保护用互感器一次额定电流的 0.6%, 根本无法保证互感器的必要准确度。
4）、在中性点经消弧线圈接地的电网中, 发生单相接地故障后, 由于消弧线 圈的补偿作用, 流过非接地线路的零序电流仍为自身的电容电流, 但流过接地 点的零序电流为消弧线圈提供的感性电流与电网中所有非接地线路电容电流之 和的迭加。所以在中性点经消弧线圈接地的系统中, 采用零序电流检测法的故障 指示器检测到的零序电流幅值和相位是随消弧线圈的补偿度的不同而变化的。
分别分析如下。
零序电流检测法
在中性点不接地系统中，单相故障指示器是可以利用零序电流的方向和幅值 来检测到故障线路的，但零序电流法存在如下问题：
1）、由于需要使用零序电流互感器或零序电流过滤器来采样零序电流的变 化，结构复杂，安装不方便，不能广泛应用于 10kv 架空线路上。
2）、零序电流互感器精度较低，当一次侧零序电流在 5A 以下时，变比误差 可达到 10%以上，角度误差达到 200 以上，当一次零序电流小于 1A 时，二次侧基 本无电流输出，无法保证接地检测的准确性。
经过以上分析可以得出，在小电流接地系统中，发生单相接地故障时，非故 障线路的零序电流等于该线路三相对地电容电流的向量和，方向由母线流向线 路，故障线路的零序电流等于全系统非故障线路对地电容电流的向量之和，方向 由线路流向母线。
目前已存在检测单相接地故障的方法主要有：零序电流法、电容电流法等，
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且 IAC、IBC 超前 UA’和 UB’ 900，IAC、IBC 大小相等为 Ico.A 之间相差 600。
图 2 中性点不接地电力系统发生 C 相接地故障电路图与矢量图
由此可见，C 相接地时，不接地的 A、B 两相对地电压 UA’和 UB’由原来的 相电压升高到线电压，即值升高到原来的 倍，相位由原来的相差 1200 变为相 差 600。此时，从接地点流回的电流 IC 应为 A、B 两相的对地电容电流之和，即 IC = IAC + IBC。
小电流接地系统 单相接地故障分析与检测
为了提高供电可靠性，配电网中一般采取变压器中性点不接地或经消弧线圈 和高阻抗接地方式，这样当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接 地故障电流往往比负荷电流小得多，因而这种系统被称为小电流接地系统。
小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，当该故障发生 时，由于故障点的电流很小，且三相之间的线电压仍保持对称，对负荷设备的供 电没有影响，所以允许系统的设备短时运行，一般情况下可运行 1-2 个小时而不 必跳闸，从而提高了供电的可靠性。但一相发生接地，导致其他两相的对地电压
单相接地故障分析
系统正常运行时，如图 1，由于三相相电压 UA、UB、UC 是对称的，三相对地
电容电流
I 、I 、I co.A
co.B
co.C
也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为
0，Leabharlann Baidu
没有电流流向，每相对地电压就等于相电压。
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图 1 中性点不接地电力系统电路图与矢量图
当系统中某一相出现接地故障后，假设 C 相接地，如图 2 所示，相当于在 C 相的对地电容中并联了一个大电阻，由于故障电流 IC 没有返回电源的通路，只 能通过另外两项非故障 A、B 相线路的对地电容返回电源。此时 C 相线路的对地
电压为 UC’ = UCD = 0，而 A 相对地线电压即 UA’ = UAD = UAC = -UCA = - UC
∠-300 =
UB∠-900，而 B 相对地线电压即 UB’ = UBC =
UB∠-300，则 UA’
和 UB’相差 600。非故障相中流向故障点的电容电流 IAC = UA’jwC0，IBC = UB’jwC0，
在故障线路 2 上，A 相和 B 相的有本身的对地电容电流 IA2、IB2，不同之处在 于接地点要从 C 相流回统 A 相和 B 相对地电容电流之和，因此从 C 相流出的电流 可表示为 IC1 = -ID 总，这样线路 2 上的零序电流为 3I02 = IA2 + IB2+ IC2 = IAG + IBG + IA1 + IB1，方向为由线路流向母线。
当任意两个导体之间隔着绝缘介质时会形成电容，因此在简单电网中，中性
点不接地系统正常运行时，各相线路对地有相同的对地电容 C0，在相电压作用下， 每相都有一个超前于相电压 900 的对地电容电流流入地中，然而由于电容的大小
与电容极板面积成正比而与极板距离成反比，所以线路的对地电容，特别是架空
线路对地电容很小，容抗很大，对地电容电流很小。
.word 版.
当网络系统中有发电机 G 和多条线路存在时，如图 3 所示，每台发电机和每 条线路对地均有电容存在，这里用 C0G、C01、C02 表示，当线路 2 中的 C 相接地后， 全系统 C 相对地电压均为 0，因此 C 相对地电容电流也为 0，同时 A、B 相的对地 电压和对地电流升高到原来的 倍。在这种情况下，非故障线路 1 上，由于 C 相电流为 0，A 相和 B 相中有本身电容电流，因此，该线路上的零序电流 3I01 = IA1 + IB1，方向由母线流向线路。
图 3 中性点不接地电力系统发生 C 相接地故障电路图与矢量图
在发电机 G 所在的线路上，首先有它本身 A 相和 B 相的对地电容电流 IAG、 IBG，但是，由于发电机还是产生电容电流的电源，因此从 C 相中要流回从故障点 返回的全部电容电流，而在 A 相和 B 相上又要分别流出各个线路上同名相的对地 电容电流，因此，在发电机线路上的零序电流仍为三相电流之和。但是，各线路 的电容电流从 C 相流入后又从 A、B 相流出相互抵消，只剩下发电机本身的电容 电流，故该线路的零序电流仍为 3I0G = IAG + IBG。方向由母线流向发电机。
3）、零序滤过器本身固有的不平衡输出使其准确性较低，而且一般保护用电 流互感器额定一次电流值多在几百安以上。在接地电容电流小于 10A 的小电流接 地系统使用零序滤过器,单相电容电流仅为保护用互感器一次额定电流的 0.6%, 根本无法保证互感器的必要准确度。
4）、在中性点经消弧线圈接地的电网中, 发生单相接地故障后, 由于消弧线 圈的补偿作用, 流过非接地线路的零序电流仍为自身的电容电流, 但流过接地 点的零序电流为消弧线圈提供的感性电流与电网中所有非接地线路电容电流之 和的迭加。所以在中性点经消弧线圈接地的系统中, 采用零序电流检测法的故障 指示器检测到的零序电流幅值和相位是随消弧线圈的补偿度的不同而变化的。
分别分析如下。
零序电流检测法
在中性点不接地系统中，单相故障指示器是可以利用零序电流的方向和幅值 来检测到故障线路的，但零序电流法存在如下问题：
1）、由于需要使用零序电流互感器或零序电流过滤器来采样零序电流的变 化，结构复杂，安装不方便，不能广泛应用于 10kv 架空线路上。
2）、零序电流互感器精度较低，当一次侧零序电流在 5A 以下时，变比误差 可达到 10%以上，角度误差达到 200 以上，当一次零序电流小于 1A 时，二次侧基 本无电流输出，无法保证接地检测的准确性。
经过以上分析可以得出，在小电流接地系统中，发生单相接地故障时，非故 障线路的零序电流等于该线路三相对地电容电流的向量和，方向由母线流向线 路，故障线路的零序电流等于全系统非故障线路对地电容电流的向量之和，方向 由线路流向母线。
目前已存在检测单相接地故障的方法主要有：零序电流法、电容电流法等，
.word 版.
且 IAC、IBC 超前 UA’和 UB’ 900，IAC、IBC 大小相等为 Ico.A 之间相差 600。
图 2 中性点不接地电力系统发生 C 相接地故障电路图与矢量图
由此可见，C 相接地时，不接地的 A、B 两相对地电压 UA’和 UB’由原来的 相电压升高到线电压，即值升高到原来的 倍，相位由原来的相差 1200 变为相 差 600。此时，从接地点流回的电流 IC 应为 A、B 两相的对地电容电流之和，即 IC = IAC + IBC。
小电流接地系统 单相接地故障分析与检测
为了提高供电可靠性，配电网中一般采取变压器中性点不接地或经消弧线圈 和高阻抗接地方式，这样当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接 地故障电流往往比负荷电流小得多，因而这种系统被称为小电流接地系统。
小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，当该故障发生 时，由于故障点的电流很小，且三相之间的线电压仍保持对称，对负荷设备的供 电没有影响，所以允许系统的设备短时运行，一般情况下可运行 1-2 个小时而不 必跳闸，从而提高了供电的可靠性。但一相发生接地，导致其他两相的对地电压