小电流接地系统单相接地故障的仿真

2024年小电流接地系统单相接地故障检测技术1引言电力系统的接地处理方式主要有直接接地，电抗接地，低阻接地，高阻接地，谐振接地(又称消弧线圈接地)和不接地。

前三种称为大电流接地系统，后三种称为小电流接地系统。

我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统，该系统最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统电压的对称性，且故障电流值较小，不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h。

但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高1.732倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。

同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。

因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除。

2目前的检测方法及存在的问题(1)绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。

接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。

接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器。

系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，绝缘监察继电器不动作。

当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号。

这是以前常规变电所使用最多、应用最广泛的绝缘监察装置，其优点是投资小，接线简单、操作及维护方便。

其缺点是只发出系统接地的无选择预告信号，不能准确判断发生接地的故障线路，运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电，不能满足日益发展的城乡经济对供电可靠性的要求。

基于上述原因，我国从50年代末就开始研制小电流接地自动选线装置，提出了多种选线方法，并开发出了相应的各种装置。

(2)各种选线原理分析：①稳态分量法。

稳态分量法又分为零序电流比幅法，零序电流相对相位法，以及群体比幅比相法。

小电流接地系统发生单相接地故障的处理第1条单相接地故障的现象1.1 警铃响，“母线接地”告警；1.2 绝缘检查电压表三相电压指示不平衡，接地相电压降低或为零，其它两相电压升高或为线电压，此时为稳定接地；1.3 若绝缘监察电压表指针不停的摆动，则视为弧光间歇性接地故障。

第2条单相接地故障的分析判断小电流接地系统发生单相接地故障时，将会导致三相电压不平衡。

完全接地时，故障相电压为零，其它两相电压升高至线电压；不完全接地时，故障相电压下降, 其它两相电压升高。

当出现接地告警时，应认真检查三相电压情况以做出正确判断，严禁将以下情况误判断为接地故障，具体有：2.1 TV一次、二次保险熔断器或TV二次回路断线引起得三相电压指示不平衡。

2.2 空投母线时造成的电压不平衡误发接地告警。

第3条电网中允许带接地故障的运行时间3.1 电网经消弧线圈接地时，其允许带接地时间运行的时间为取决于制造厂家的技术规定；3.2 6－35kV配电网一点接地，允许其运行时间不超过2小时。

第4条单相接地故障的处理当发生单相接地故障时，应首先详细检查站内设备无异常，确认本站设备无异常，可向调度申请进行拉路检查，查找时两人进行，一人监视电压，一人进行拉路。

具体处理过程如下：1、记录接地时间，判明是否真接地及接地相别；2、将接地情况（接地时间、性质、相别、仪表指示、电压情况等）向值班调度员汇报。

3、当两段母线并列运行时，先断开母线分段开关，判明接地母线；4、检查站内设备无接地异常；5、按调度令进行拉路检查，拉路前制定好拉路顺序。

一般拉路顺序为；（1）先架空线路后电缆线路，空载线路后负载线路，先长线路后短线路；（2）先一般用户，后重要用户；（3）先无保安电用户，后有保安电用户；6、当拉完所有出线后接地故障仍查不到接地线路，则有可能是接地点在母线上或两条以上线路同名相接地。

（1）如接地点在母线上时，根据调度命令，将接地母线撤出运行，排除故障后恢复对外供电；（2）如接地为不同线路同相接地，可根据调度令先将母线停电，然后用试送电的方法判别接地线路。

小电流接地系统单相接地故障分析与仿真兰州石化公司许志军摘要：本文结合石化厂内部电网中性点接地方式的优化改造，对中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统的单相接地故障进行了综述，并利用MATLAB软件对两种系统下的单相接地故障进行了仿真，得到了与理论分析相一致的结论，使的单相接地故障的分析更为直观。

关键词：小电流接地系统单相接地故障数值仿真消弧线圈接地中性点电力系统常用的接地方式有两种，即中性点有效接地系统和非有效接地系统，也称为大电流接地系统和小电流接地系统。

对于小电流接地系统，当发生单相接地故障时，只是非故障相对地电压升高√3倍，而线电压维持不变，故不影响三相设备的正常运行，当单相接地电容电流不大时，其所引起的热效应能为电网的各个元件的绝缘所承受，故规程允许电网带接地故障运行1～2小时。

但当接地电流较大时，产生的电弧不易熄灭，易损坏设备绝缘，造成相间短路，或发生间歇性弧光接地，造成弧光接地过电压，持续时间较长时，将对网络中的设备绝缘寿命产生不良影响。

兰州石化公司的6kV系统全部为小电流接地系统，建初因为电力系统较小，中性点全采用了不接地方式，其优点是单相接地电流小，系统带故障能继续运行，但随着公司生产规模的不断扩大，各电力网络也随着变大，单相接地电流增加，发生单相接地时极易引起弧光短路，造成整个电网电压波动，致使各套装置经常停车，设备损坏。

鉴于此，石化厂组织对本厂电力系统中性点运行方式进行了优化改造。

这里结合石化厂改造情况并利用MA TLAB 软件的电力系统仿真工具箱，对6kV电力系统中性点不接地和经消弧线圈接地两种方式作一简析。

1 中性点不接地系统运行方式及分析1.1中性点不接地系统原理中性点不接地系统属小电流接地系统，图1.1为最简单的中性点不接地系统正常运行时图1.1 中性点不接地系统原理图a：接线简图 b：电流电压相量图电容电流的分布，三相对地集中电容相当于一个对称的星形负荷，其中性点电位与电源中性点电位相等，对地电位为零，故各相对地电压分别为各相的相电压，三相电容中的电流是对称的电容电流I CA，I CB，I CC,分别超前相应的相电压90°,三相对地电容电流之和为零，各相对地电容电流值为I=jU XωC0如图1.2a示，当A相直接接地故障时，A相对地电容被短接，相当于容抗为无穷大，A相对地电容电流为零，A相对地电压也为零，而其它两相对地电压则升高√3倍，其相量关系如图1.2b所示，A相接地后，各相间电压仍然是对称的，各相电压为图1.2 中性点不接地系统单相接地示意图a：接线简图b：电流电压相量图U AD=0U BD=E B-E A=E A exp(-j150°)U CD=E C-E A=E A exp(j150°)非故障相中流向故障点的对地电容电流I CB'=jU BDωC0I CC'=jU CDωC0故障点电流I d=I CB'+I CC'其有效值I d=3U XωC0，为正常运行时相对地电容电流的3倍，相位超前故障点电压U d0 90°，即I d=j3U d0ωC0如图1.3所示，假设系统中有ｍ条线路，每条各相对地电容分别为C１,C２,…,Cｍ,第ｉ条线路发生A相经电阻R接地，其接地电流为整个系统非故障相电容电流之和，故障线路零序电流为非故障线路电容电流之和减去故障线路电容电流。

小电流接地系统单相接地故障检测技术范文小电流接地系统是一种常用的电气设备接地保护系统，它可以有效地检测电气设备接地故障，并及时采取措施排除故障，保障电气设备的安全运行。

本文将介绍小电流接地系统单相接地故障检测技术。

一、小电流接地系统的作用和原理小电流接地系统是通过对电气设备的接地电流进行检测，来判断电气设备是否存在接地故障。

当电气设备发生接地故障时，接地电流会流向地面，这时通过在设备接地电路上安装小电流接地系统，可以实时地监测设备接地电流的变化，当接地电流超过设定的阈值时，系统将发出警报信号，提醒工作人员存在接地故障。

小电流接地系统的原理是通过将电气设备的接地电流与系统上的参考电流进行比较，以确定设备是否存在接地故障。

系统上的参考电流可以通过在系统中加入一个标准电阻来实现，此时设备的接地电流会产生一个较小的电压降，通过检测这个电压降的大小，可以判断设备是否存在接地故障。

二、单相接地故障的检测技术单相接地故障是指电气设备中的一个相线发生接地故障，此时接地电流只在一个相线上流动。

单相接地故障的检测需要通过对接地电流进行监测和分析来实现。

1. 接地电流检测方法对于单相接地故障的检测，可以采用两种接地电流检测方法：直流接地电流检测和交流接地电流检测。

直流接地电流检测是通过在设备接地电路上安装一个直流电流传感器来实时监测接地电流的大小。

直流电流传感器具有灵敏度高、响应速度快、准确度好等优点，能够实时监测接地电流的变化，并与系统设定的阈值进行比较，从而判断设备是否存在接地故障。

交流接地电流检测是通过在设备接地电路上安装一个电流互感器来实时监测接地电流的大小。

电流互感器具有宽频带、线性度高、低损耗等特点，能够将接地电流转化为与其成正比的电流信号，并通过放大器等设备进行放大和处理，从而实现接地电流的检测。

2. 接地电流数据分析接地电流数据的分析是进行单相接地故障检测的关键步骤。

通过对接地电流进行数据分析，可以判断设备是否存在接地故障，并确定故障的类型和位置。

For personal use only in study and research; not for commercialuseFor personal use only in study and research; not for commercialuse小电流接地系统发生单相接地故障的特征及选线原理小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，我国大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。

小电流接地系统发生单相接地故障后的故障特征表现在以下几个方面：（1）发生接地故障后，系统三个线电压UAB,UBC，UCA幅值和相位仍维持不变，即对称性不变，由于配电变压器通常为Y/Y0接线或者△/Y0接线，因此0.4 低压配电网上的用电设备能够正常运行。

（2）发生单相接地故障后，由于零序回路阻抗值很大，因此单相接地电流很小，往往小于负荷电流，更远小于相间（包括三相）短路故障，因此继电保护装置不会动作切除故障。

（3）系统三个相电压UA,UB、UC出现不对称运行状态。

如果发生单相金属性接地（接地电阻为零），则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压。

此时电压互感器开口三角处测量出100V电压。

如果发生单相非金属性接地（接地电阻大于零），则故障相的电压降低但不为零，非故障相的电压升高，但达不到线电压。

电压互感器开口三角处电压在0~100V之间。

如果非故障相长时间过电压运行，将有可能导致第二点击穿，从而导致故障扩大。

因此我国规定，系统可以带故单相接地故障运行1~2H，超过这个时间必须停电。

（4）各条线路都会出现零序电流，如果某条线路越长、线路上电缆越多，则该线路的零序电流越大，故障线路的零序电流不一定最大。

因此灵虚电流保护定值很难确定。

针对以上故障特征，目前小电流接地选线装置应用原理分为五种，按照利用信号的稳态分量或者暂态分量进行故障选线，可分为稳态选线和暂态选线两大类。

注入信号法、残流增量法、中电阻法属于稳态选线，而暂态电量法、行波法属于暂态选线。

实验三小电流接地系统中的单相接地仿真一、实验目的1.学习使用simulink进行小电流接地系统中发生单相接地的仿真方法2.了解小电流接地系统运行的主要特点二、实验原理系统发生单相接地故障后，产生零序电压。

通过故障线路与非故障线路的零序电流波形对比图分析可知，线路发生故障后均发生了暂态过程，暂态电容电流幅值比稳态电容电流幅值大，持续--一个半周期后进入稳态。

当故障系统进入稳态状态后，故障线路约为非故障线路零序电流幅值3倍，即近似全系统非故障线路零序电流之和。

无论暂态过程还是稳态过程，故障线路的相位始终与非故障线路相反。

综上所述此印证的模型的仿真结果的有效性。

三、仿真模型搭建小电流接地系统仿真模型的构建步骤如下:(1)启动MATLAB.(2)启动电力系统元件库。

通常有多种方法可以启动电力系统元件库，常用的方法有利用指令窗口(Command Window) 启动和利用开始( Start)导航区启动。

.(3)从电力系统元件库中，选择电力系统分析工具，复制后粘贴在电路图中。

(4)选择接地元件、节点等，进行合理放置。

(5)对该电路图进行接线，完成电路图的绘制。

注意在接线时，接线端点的提示，如果接线错误，提示颜色为红色。

(6)仿真参数设置。

需要设置的参数主要有:元件参数、仿真步长、仿真算法以及仿真误差等。

在仿真模型中电源采用三相电压源，输出电压为10. 5kV,内部接线方式为Y形连结。

其它参数设置如图3-12所示。

模型中有4条10kV输电线路Line1~Line4,均采用"Three-phase PI Section Line”模型;线路的长度分别为130km、175km、1km、150km; 他参数相同，Line1 参数设置如图3-13所示。

中性点不接地系统仿真模型图为：四、仿真过程及说明在仿真开始前，选择离散算法，仿真的结束时间取0. 2s,利用Powergui模块设置采样时间为0. 00001s.系统在0. 04s时发生A相金属性单相接地。

小电流接地系统单相接地故障分析判断与处理小电流接地系统单相接地故障分析判断与处理小电流接地系统单相接地故障分析判断与处理内容简介:摘要:阐述了小电流接地系统接地的特点并对其故障现象进行分析、判断。

关键词:小电流系统接地;单相接地;故障现象分析;处理1 系统接地的特点电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统(包括直接接地，电抗论文格式论文范文毕业论文摘要:阐述了小电流接地系统接地的特点并对其故障现象进行分析、判断。

关键词:小电流系统接地;单相接地;故障现象分析;处理1 系统接地的特点电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统(包括直接接地，电抗接地和低阻接地)、小电流接地系统(包括高阻接地，消弧线圈接地和不接地)。

我国3,66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。

2 故障现象分析与判断警铃响， xx千伏母线接地光字牌亮，个性点经消弧线圈接地的系统，常常还有消弧线圈动作的光字牌亮。

绝缘监察电压表三相指示值不同，接地相电压降低或等于零，其它两相电压升高为线电压，此时为稳定性接地。

如果绝缘监察电压表指针不停地来回摆动，出现这种现象即为间歇性接地。

当发生弧光接地产生过电压时，非故障相电压很高，表针打到头，常伴有电压互感器高压一次侧熔体熔断，甚至严重烧坏电压互感器。

完全接地。

如果发生A相完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压，此时电压互感器开口三角处出现100V电压，电压继电器动作，发出接地信号。

不完全接地。

当发生一相不完全接地时，即通过高电阻或电弧接地，中性点电位偏移，这时故障相的电压降低，但不为零。

非故障相的电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。

电压互感器开口三角处的电压达到整定值，电压继电器动作，发出接地信号。

电弧接地。

如果发生A相完全接地，则故障相的电压降低，但不为零，非故障相的电压升高到线电压。

此时电压互感器开口三角处出现100V电压，电压继电器动作，发出接地信号。

小电流接地系统单相接地故障的处理摘要：小电流接地系统在我国中压电网中得到广泛应用，系统的单相接地故障选线问题没有得到很好的解决。

针对这种情况，本文对小电流接地系统单相接地故障情况进行了分析，最后根据实际情况提出了单相接地故障处理的优化模式。

关键词：小电流；接地系统；单相接地；故障处理1前言小电流接地系统单相接地在实际的运行过程中会出现比较多的问题，这些问题的存在对于用电用户群体已经造成了比较严重的不良影响，因此，如果要使得小电流接地系统的效果得到稳定的发挥，就需要将其中存在的问题进行解决，由此，现阶段的小电流接地系统单相接地故障分析及选线研究工作就变得尤为重要了。

所以，在接下来的文章中就将对其进行相关的研究和分析，并且在文章中还会提出一定的具有建设性的意见或者对策，促使小电流接地系统中存在的问题进行快速的解决。

2小电流接地系统的概述小电流接地系统是指中性点不接地的系统，经过消弧线圈接地的系统也可以被称为是小电流接地系统。

当发生单相接地故障的时候，系统中是无法形成短路回路的，由此，接地短路的电流与正常的负荷电流相比较的话是非常小的，这也是小电流接地系统名称的由来，由于其具有电流比较小的特点，因此在国内的很多工作中都有这一系统的应用，根据相关的调查也能够发现，但凡是国内的110kV以下的中压系统，都可以对其进行应用。

因此，小电流接地系统对于国内电力事业的发展还是比较重要的。

3小电流接地系统单相接地故障成因分析对小电流接地系统单相接地事故进行综合分析，发现导致小电流接地系统发生单相接地现象的原因主要有以下几点：（1）系统投运之前，没有依据相关规定与要求，对电缆进行耐压试验检测，使电缆在长时间运行过程中，受自然环境变化、变电站周边环境变化等因素影响，绝缘下降，从而出现电缆接头绝缘击穿问题。

（2）小电流接地系统单相接地时，存在电流间歇性突变问题，从而引发相应线路保护装置发起保护动作。

由于保护装置在运行过程中，采用频率相对较大，当保护装置处于启动状态时，电压互感器断线监测锁闭，35kV母线BC相熔丝熔断，从而发起距离保护动作。

综述︱小电流接地系统单相接地故障选线方法综述福州大学电气工程与自动化学院的研究人员姜健、鲍光海，在2015年第12期《电气技术》杂志上撰文指出，中性点经消弧线圈接地是小电流接地系统方式之一，这类系统随着消弧线圈补偿程度与接地电阻的不同具有不尽相同的故障信号，是目前选线的难点。

本文根据现有研究，总结了小电流接地系统单相接地故障选线方法，对近几年基于暂态量选线的方法进行详细阐述和归纳，结合配电网的现实情况以及今后的研究方向提出了几点意见。

智能配电网作为智能电网的核心部分之一，其中故障选线技术作为保证配电网安全可靠稳定运行的基础性工作，具有重要现实意义[1]。

我国6-66kV中压配电网的中性点一般采用小电流接地系统，具体包括：中性点不接地系统（neutral ungrounded system, NUS），中性点经消弧线圈接地，即谐振接地系统（neutralresonant-grounded system，NES）和中性点经高阻接地系统（neutralresistor-groundedsystem，NRS）。

当配电网某一相发生接地故障时，不构成短路回路，且接地点的故障电流小，故这类系统称为小电流接地电系统[2]。

这类接地方式特点有：①故障稳态信号微弱。

小电流接地系统发生单相接地故障时产生的是系统对地电容电流，数值小。

经消弧线圈补偿后（过补偿、欠补偿、完全补偿），数值更小。

②单相接地情况复杂，受电弧影响大。

单相接地故障可分为：直接接地、经高阻接地、电弧接地以及雷击放电接地。

单相接地往往伴随着电弧现象，而电弧又是典型的暂态过程。

③故障暂态特征复杂，随机性强。

故障电压和电流在暂态过程中有着丰富的特征量，并且不受消弧线圈的补偿的影响。

但是暂态信号特性复杂，在不同的故障发生条件下，暂态量信号又有所差异。

由于上述技术难题，中性点谐振接地接地系统，基于故障稳态量的选线方法存在不可避免的缺陷。

因而对于谐振接地系统基于故障暂态量的选线方法成为了许多相关学者的研究重点。

基于PSCAD仿真的配电网小电流接地系统建模摘要：本文主要介绍了利用PSCAD/EMTDC仿真软件提供的电力仿真模块构建10kV馈线及负荷系统，对系统进行仿真试验，得到发生单相接地时线路的电流波形，并给出零序电压、电流、功率的仿真测量方法，为故障选线的研究作铺垫。

关键词：小电流接地系统；单相接地；建模；仿真0 引言在我国10kV配电网中，广泛采用的是非有效接地系统，当发生单相接地故障时由于不能构成低阻抗的短路回路,接地短路电流很小,故此种系统也称为小电流接地系统[1]。

由于其稳态故障电流幅值较小，因此故障无法轻易的检测与判定，所以给故障选线增加了不少难度[2]。

伴随国家经济的迅速增长以及电网规模不断扩大，用户对供电可靠性的需求也越来越高，因此，对非有效接地系统接地故障的研究显得尤为重要。

本文利用PSCAD构建10kV馈线及负荷系统，建立单相接地故障的仿真模型。

1 配电网小电流接地系统的建立配电网仿真系统模型原理图如图1（a），一条110kV母线经一个110kV/10kV 的变电站到10kV母线，变电站低压侧有六条馈线，这些馈线当中两条是架空线，一条是电缆，另外三条是混连线路，Z型变压器中性点经彼得逊线圈串上一个等效电阻再接地。

图1（b）为利用PSCAD软件所建立10kV配电网模型。

(a)实际模型(b)PSCAD仿真模型图1 10kV配电网模型2 系统参数介绍2.1 线路参数通过计算架空线路与电缆线路参数，可以获得系统零序电容总。

2.2 彼得逊线圈参数通过系统零序等值电路可知，中性点经彼得逊线圈接地时，有三种补偿方式，实际工作中，通常为过补偿，补偿系数一般取到1.05。

要精确地取到1.05，先要计算出全补偿时彼得逊线圈的值。

当处在全补偿状态，流经短路点的容性电流与感性电流相等，即，从中可以得出式中：为电网工频50Hz，为彼得逊线圈零序电感。

系统中性点的彼得逊线圈通过零序电流时，设彼得逊线圈的阻抗为上将通过三倍的零序电流，并产生相应的电势差，由于实际线路和等效电路的中性点对地的电势差相同，所以在等效电路中，彼得逊线圈阻抗取为，即实际的电感L应该为零序等值电路中电感的，代入数据计算得到。

小电流接地系统单相接地故障分析陈景龙;王聪【摘要】小电流接地系统主要采取非有效接地运行方式,包括中性点不接地、经高阻接地和中性点经消弧线圈接地3种方式.单相接地故障在配电网故障中所占比例最高,分析单相接地故障在中低压配电网中具有重要意义.分析了系统稳态时对地电容电流以及消弧线圈的电感电流的方向及幅值,并对谐振接地系统补偿方式进行分析.利用MATLAB搭建中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统,对故障线路的零序电流波形和补偿方式加以分析,为以后选线和测距提供参考.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2017(044)007【总页数】5页(P28-32)【关键词】小电流;单相接地故障;零序电压;零序电流【作者】陈景龙;王聪【作者单位】山东科技大学,山东青岛266590;山东科技大学,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TM713在电力系统中，有大电流接地和小电流接地系统，小电流接地系统主要有中性点不接地和中性点经高阻或经消弧线圈接地，发生接地故障时对地电流较小称为小电流接地系统。

中低压配电网在电力系统中是连接用户与配电系统的桥梁，一旦发生故障将会危及工厂设备供电和居民用电，造成巨大经济损失。

特别是在工矿企业，由于在狭窄的煤矿井下作业，电缆线路更容易受到碰、砸、压导致电缆绝缘损坏而发生单相接地故障。

若在小电流接地系统中发生单相接地故障时，故障相的电压为零，非故障相电压升高为原电压的倍。

高达2～3倍的弧光过电压有可能导致非故障相绝缘击穿，形成相间短路和多点故障［1］。

因此，当发生单相接地故障时，要快速准确地进行故障选线和故障定位，切除故障点，确保非故障区段的安全用电。

由于单相接地故障时系统中会产生零序分量，且零序电流比大接地系统较小。

根据相关电力规定，小电流接地系统发生单相接地故障后可以短暂运行1～2h［2］。

到目前为止，现有的选线和测距技术比较成熟。

中性点不接地和中性点经消弧线圈接地系统在选线上存在很大差异。