KV电网单相接地电容电流

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。

摘要10kV配电网主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地等运行方式。

不同的配电网中性点接地方式各有其特点和优势。

本文详细分析计算了三种主要接地方式下配电网在发生单相短路故障时的零序电压、短路电流和暂态特性;并利用有限元分析软件，详细分析了小电阻接地运行方式下，单相短路故障时的大地电场分布，计算了短路点附近的跨步电压。

为配电网接地方式的合理选择及继电保护提供了理论依据。

本文研究内容主要包括以下几个方面:介绍了10kV配电网的不同接地方式发展概况，详细分析了配电网中接地变压器的结构与工作原理，总结并对比了不同接地方式的优缺点。

针对三种主要接地方式的配电网络，首先分析出了其发生单相短路故障时的稳态等效电路，在此基础上推导出其短路接地电流计算公式，并给出了其电容电流分布图。

其次详细推导出其暂态等效电路，同样详细计算了其暂态短路接地电流。

最后建立了配电网发生单相接地短路的MATLAB仿真模型，得出了与理论分析结果相符的仿真波形与数据。

阐述了接地电阻、跨步电压和接触电压的概念，详细推导了它们的理论计算公式。

开创性地运用有限元分析软件ANSYS来定量仿真发生单相对地短路后的跨步电压，仿真结果与理论计算结果基本吻合。

设计了10kV配电网小电阻接地运行方式下发生单相对地和单相对电线横担的两种常见短路的实验方案，给出了详细实验操作步骤及需要注意的事项，通过实验验证了论文中有关短路时接地电流及跨步电压的计算分析结果。

关键词:10kV配电网;中性点接地方式;短路接地电流;跨步电压;有限元分析AbstractNeutral grounding without impedance,neutral grounding through suppression coil and neutral grounding through low resistor are the most common neutral grounding in the l0kV distribution network. There are different characteristics and application advantages with different neutral grounding. When the single phase short-circuit fault occur in the l0kV distribution network, zero sequence voltage, short-circuit current are calculated in detail and transient characteristics are analyzed for the three main neutral grounding in this paper. Then, Electric field distribution and step voltage are also calculated with Finite element analysis software for grounding through low resistor. The study of this paper is helpful to the choice of neutral grounding and power system relay protection for the l0kV distribution network.The study of this paper focuses on the following aspects:The development and application trends of neutral grounding in l0kV distribute network are introduced in this thesis, then the structure and work principle of grounding transformer is analyzed in detail. The advantages and disadvantages of three main neutral grounding are summarized and compared with each other.For the three main neutral grounding distribute network, Firstly, the steady-state equivalent circuit is proposed through careful analysis when the single phase short-circuit fault occur and the short circuit current formula is derived in detail on the basis of the steady-state equivalent circuit. The distribution figure of capacitive current is given. Secondly, the transient-state equivalent circuit is presented through careful analysis and the transient short-circuit current is solved based on the transient-state equivalent circuit. Finally, a single phase short-circuit fault model is established in the MATLAB software, the simulation results and data are consistent with the theoretical analysis results.The concept of grounding resistance, step voltage and touch voltage are expounded,and the theoretical formula is also deduced. The step voltage when the single phase short-circuit fault occur is calculated quantitatively with the finiteelement analysis software ANSYS. The simulation results are consistent with the theoretical calculation results.Two common short-circuit experimental program are designed and the experimental procedures and some notes are given in detail. It is demonstrated that the theoretical analysis about the short-circuit current and the step voltage in the paper is correct.Key Words: l0kV distribution network; neutral grounding; short-circuit ground current; step voltage; finite element analysis第1章绪论1．1课题研究背景及意义电力是人类文明生活的原动力，是最重要的二次能源和工商业界主要的动力及照明来源，其需求与经济发展之间有着密不可分的关系。

单相接地电容电流限制措施(1)在Y/接线的变压器，消弧线圈的电流是流过变压器线圈的，因变压器有一个接成三角形的线圈，无论磁路的结构如何，在这个线圈中，一定会出现抵消零序电流的环流。

所以，消弧线圈的容量，不大该变压器额客容量的50%时，变压器不会受到任何不利的影响。

(2)对Y/Y/接线的三线圈变压器，因考虑三线圈变压器的容量比，为满足变压器2h过负荷30%的规定，则消弧线圈的容量，不得大三线圈变压器的任一线圈的容量，一般选择消弧线圈的容量为不大该变压器容量的，(3)对Y/Y接线的三相内铁型变压器，因考虑到受零序电压降和铁壳损失的限制，一般消弧线圈的容量，不宜大变压器额定容量的20%。

(4)Y/Y接线的单相变压器组或外铁型三相变压器，因其零序阻抗很大，不应将消弧线圈接在这种变压器的中性点上。

5消弧线圈的调整原则消弧线圈的调整应以过补偿运行为基础。

由消弧线圈容量的限制或在特殊运行方式下，允许采用欠补偿运行，但必须事先进行断线过电压的验算，使可能出现的最大中性点位移电压，不超过相电压的60p%。

在网络中同时有几台消弧线圈并联运行时，当网络发生单相接地，通过故障点的电感电流IL为各个消弧线圈的算术和，此时，网络消弧线圈应按照总和的电感电流进行整定。

在整定时，应满足以下几点要求：(1)正常情况下，改变系统的运行方式，需要调整消弧线圈的补偿电流时，只调整一个消弧线圈的抽头，就能满足所需调整的需要。

(2)要满足系统的主要部分，在分区运行时，都应处在过补偿运行状态。

(3)消弧线圈的调整，还应考虑到在系统发生单相接地时，流经故障点的残流越小越好，一般不应大5A;中性点位移电压，在正常运行时，不应超过相电压的15%,特殊情况下，一小时内不得超过相电压的30%;发生接地故障时，不得超过相电压的100%。

(4)脱谐度一般不大丁10%，脱谐度意为脱离谐振点的程度，它是Ic 与IL之差与Ic之比。

即v=L_1oo%6消弧线圈的操作(1)在系统发生单相接地故障时，禁止用刀闸断开消弧线圈，因为消弧线圈是经刀闸与变压器中性点相联接的，在系统接地情况下，拉开中性点刀闸，将会造成带负荷拉刀闸。

高压电网单相接地电容电流计算方法山西柳林汇丰兴业曹家山煤业有限公司高压电网单相接地电容电流计算近年来，随着矿井井型的增大，井下用电设备的增多，煤矿机械化程度的提高，供电线路逐渐增加，煤矿高压电网的单相接地电容电流也在增大，给供电系统的正常运行带来一系列安全性和可靠性问题。

随着接地电容电流的增大，降低了电缆的绝缘程度，易形成绝缘击穿从而发生两相或三相短路故障，当电网的接地电容电流增大到一定值后，接地故障点电弧便难以自熄，容易引起间隙电弧过电压。

为减少煤矿安全事故发生的可能，必须对煤矿高压电网的单相接地电容电流进行准确的治理和补偿，因此准确计算煤矿供电系统对地电容电流具有重要的现实意义。

单相接地故障是影响煤矿高压电网安全供电的主要因素之一，当单相接地电容电流超过一定值时，必须对煤矿高压电网的单相接地电容电流进行准确的治理和补偿，本文在分析煤矿高压电网电容电流理论准确计算基础上，应用了综合考虑电缆系数、天气系数及高压电器设备增值系数的改进的单相接地电容电流计算方法。

最后，通过实例计算验证了该改进计算方法的正确性。

1 、电网单相接地电容电流的理论计算煤矿10kV高压电网中性点不接地系统可以由图1模拟表。

图1 10kV 中性点不接地模拟电网图中，AE∙、B E ∙、CE ∙为电网各相相电势，14~C C 为各线路每相对地分布电容，0C 为电力系统中其它线路与设备的一相对地总电容，01234d I i i i i i =++++为电力系统单相接地电容电流。

当配电网发生A 相单相接地故障时，故障点的接地电容电流由式3d A I C U ω=计算，其中01234C C C C C C =++++为配电网一相对地总电容值， 为电网的相电压，大小为6000/3。

从而可见，在配电网中，供电电缆长，电缆越粗，则电网的对地电容就越大，接地电流也越大。

煤矿配电网中性点不接地系统单相接地故障时，有如下的故障特征：流过所有非故障线路零序电流的方向相同，故障线路零序电流方向与非故障线路相反，且故障线路电流突变的幅值大于所有非故障相的幅值，其值为所有非故障相的幅值之和。

单项接地电容电流的规定和限制措施一、规定要求：《煤矿安全规程》第453条规定：矿井6000V及以上高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流，生产矿井不超过20A，新建矿井不超过10A。

矿井高压电网中的变压器都采用中性点不接地的运行方式，此种运行方式当变电容量过大进将产生较大的单相接地电容电流。

单相接地电流过大可能引起电气火灾和电雷管超前引爆等故障。

从安全角度讲，国家规定额定安全电压最高值为42V，对煤矿井下规定额定安全电压为36V，取上限为42V，《规程》规定，接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2Ω。

而单相接地电流应限制在42V/2Ω=21A以下。

因此规程规定，对于大中型矿井，当高压电网的单相接地电容电流超过20A时，可采取变压器中性点经消弧电抗线圈接地或缩短供电网络距离等补偿措施。

二、矿井下的变压器中性点不能直接接地：因为对于中性点直接接地的连接方式，一旦发生系统中一相接地而出现除中性点外的另一个接地点，则会发生严重的短路。

此时接地故障相电流很大，容易损坏设备，危害人身安全。

对于矿井而言，大短路电流可能会产生电火花，易导致井下易爆气体爆炸。

因此井下变压器中性点不能直接接地。

而对于中性点不接地的系统，即使发生单相接地，也不会造成短路，系统仍然可以继续运行，保证可靠性。

但此时非接地相电压将升高至线电压，所以此类系统对于绝缘的要求较高。

由于高压绝缘较困难，所以通常高压输电网采用中性点直接接地，而中压系统主要是采用中性点不接地。

三、单相接地电容电流的危害1、人体触电：在绝缘电阻和分布电容一定时，电网电压越高，人体触电时的危险性就越大。

当电网电压一定时，供电线路越长而对地分布电容越大，人体触电时危险性就越大。

2、接地电压升高：供电系统中任一相绝缘损坏接地时，该相对地电压等于零，其他非故障两相对地电压升高达电网线电压（即为正常工作的√3倍，即线电压），易使绝缘薄弱处击穿造成两相接地、相间短路。

非故障两相对地电容电流也随之增大为正常时的√3倍，接地点的接地电流是非故障两相对地电容电流的矢量和，即为正常时对地电容电流的3倍。

10KV的电网中性点不接地单相接地时的电容电流下面是一些摘录资料:在GB50070-94《矿山电力设计规范》第2。

0。

10条中规定，“矿井6-10KV电网，当单相接地电容电流小于等于10A时，宜采用电源中性点不接地方式；大于10A时，必须采取限制措施”。

这条规定是依据国内外有关科研成果和国内外现行规程、标准以及人身触电安全要求等三方面作出的。

现分述如下：1、试验研究和运行经验数据①《电缆网络单相接地电弧电流不自熄下限试验研究》技术鉴定书指出，“电弧引弧试验的数据近200个。

这些数据客观地、真实地描述了在给定工况条件下，电缆接地电弧电流的熄灭情况”。

部级鉴定委员会同意由西北电力中试所和北京煤炭设计研究院完成的试验研究报告，并肯定该报告可供修改规程、规范时参考。

该报告的结论是，电弧接地不自熄电流下限值：全塑电缆25A；油浸纸绝缘电缆15A；交联电缆10A。

以安全计应取其中最小值10A。

②华中、湖北电力试验研究所1992年试验研究的成果表明，3-10KV架空配电线路，当电容电流在16A及以上时，不能自熄电弧；当电容电流小于10A，几乎全能自熄。

③湖北省6-10KV配电网运行经验与上述试验研究结果一致。

④开滦矿务局赵各庄煤矿从60年代以来，单相接地电容电流达18A左右，井下高压电缆发生着火事故次数显著增多。

⑤原中国统配煤矿总公司6KV电网安全调研组于1988年对引起矿井电缆“放炮”事故做了统计分析。

结论是，电容电流在20A左右的矿井电缆“放炮”事故仍很严重。

⑥（GB50070-94）《矿山电力设计规范》专题组编写的《关于矿井高压电网单相接地电流限值问题的分析讨论》报告中指出，某矿实测6KV电网电容电流为16A，曾发生多重接地故障。

⑦中国矿业大学《矿井6KV电网单相接地电流及限制方案的制定》一文指出，实验研究和仿真计算结果表明，当单相接地电弧电流小于10A时，电弧可自熄。

⑧前苏联《煤矿供电效率的提高》专著中指出，当接地电容电流大于10A时，中性点应采用消弧线圈补偿方式。

一、单相接地电容电流：在配电网中，一根母线经变压后连接多根子线，每根子线都有大地之间有个电容电流，在未发生接地时，电容电流彼此抵消；当发生单相接地时，未接地的子线电容电流经接地点流向母线，就产生了电容电流。

当电容电流过大，一般超过10A 时就会发生电弧，当接地点的电阻恢复慢于电压恢复时，就会产生连续电弧，往往造成过电压等问题。

二、电气制动：采用通电产生磁场制动统称电气制动，如电磁制动、反接制动、能耗制动等。

简单的说，电机既可以当发电机用，又可以当电动机用。

假设你现在有台电动机，正在转。

这时，撤掉电源，改为接个电阻。

这时，转动着的电机就变成了发电机，发出的电经过电阻变成热量。

动能－电能－热量以这种方法使电机尽快慢下来。

如果不这样，电机是靠摩擦力慢慢慢下来的。

动能－摩擦产热。

三、零序过流保护零序、正序、负序是进行电路分析时人为的将要分析的量分解成三个分量。

一般同一个回路的导线全部穿过同一个电流互感器（也叫零序互感器）时，互感器的次级没有输出，也就是该回路零序电流为零。

当线路出现漏电时（漏电发生在互感器以下），穿过互感器的电流矢量和不再为零，互感器次级就会有输出电流，利用这个原理可以进行漏电保护。

四、零序过电压保护：正常情况下，UA+UB+UC的向量和为0，当系统发生单相接地后，UA+UB+UC的向量和不再为0，这个不为0的值变是零序电压，通过检测该电压能够反映系统是否发生单相接地故障，这就是零序过电压保护。

五、高压PT上的继电保护有哪些一般是过电压保护、低电压保护、母线接地保护、母线PT短线报警等。

至于是动作于跳闸还是报警就看你们自己的需求了PT柜：电压互感器柜，一般是直接装设到母线上，以检测母线电压和实现保护功能。

内部主要安装电压互感器PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。

其作用：1、电压测量，提供测量表计的电压回路2、可提供操作和控制电源3、每段母线过电压保护器的装设4、继电保护的需要，如母线绝缘、过压、欠压、备自投条件等等。

摘自本人撰写的《余热（中册）》一一五、已知热电厂10KV 供电线路有8回，额定电压为10.5KV ，架空线路总长度为9.6Km ，电缆线路总长度为6Km ，计算单相接地时系统总的零序(电容)电流为多少安？ 由于热电厂10KV 供电系统为中性点不接地的运行方式，所以应按照公式1、2进行计算：1.对于架空线路 I dC0（架空）＝350UL （A ） 2.对于电缆线路 I dC0（电缆）＝10UL （A ） 式中 U ——线路额定线电压（KV ）L ——与电压U 具有电联系的线路长度（Km ）解：根据公式1、2计算出10KV 供电线路单相接地时的零序（电容）电流为： I dC0（总）＝3509.610.5⨯＋10610.5⨯＝0.288＋6.3≈6.6（A ） 一一六、如何计算10KV 中性点不接地系统，线路单相接地的零序电流保护定值？ 中性点不接地系统发生单相接地故障时，非故障线路流过的零序电流为本线路的对地电容电流，而故障线路流过的零序电流为所有非故障线路的对地电容电流之和。

为使保护装置具有高度的灵敏性，所以非故障线路的零序电流保护不应动作，故零序电流保护的动作电流必须大于外部接地故障时流过本线路的零序电流，因此零序电流保护的动作电流I dz 应为： I dz ＝K K 3U φωC 0＝K K I dC0式中 K K ——可靠系数。

本次计算按8回线路中的4回在运行，故选取4。

I dC0——本线路的对地电容电流。

举例：已知上题10KV 线路单相接地时，系统总的零序电流I dC （总）＝6.6安，计算其中1回线路零序电流保护的定值为多少安？解： I dz ＝K K I dC0 本计算的可靠系数按照K K ＝4选取则： I dz ＝4×86.6＝3.3（A ） 选取3.3A 该电流系流过零序电流互感器一次侧的动作电流。

如果零序电流互感器标明了其变流比，则应根据变流比计算出零序电流保护装置的动作电流；若零序电流互感器未标明其变流比，则应通过现场实测的方法，测量零序电流互感器二次测的电流，该电流就是保护装置的动作电流。

矿井高压电网单相接地电容电流的来历。

20A一、单相接地电容电流不超过从安全角度讲，国家规定额定安全电压最高值为42V，对煤矿井下规定额定安全电压为36V，取上限为40V。

由于井下保护接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2欧姆，因此，井下高压电网的接地电流为20A。

这就是《煤矿安全规程》关于“矿井高压电网单相接地电容电流不得超过20A”规定的原因。

二、单相接地电容电流的危害1、人体触电在绝缘电阻和分布电容一定时，电网电压越高，人体触电时的危险性就越大。

当电网电压一定时，供电线路越长而对地分布电容越大，人体触电时危险性就越大。

2、接地电压升高供电系统中任一相绝缘损坏接地时，该相对地电压等于零，其他非故障两相对地电压升高达电网线电压(即为正常工作的√3倍)，易使绝缘薄弱处击穿造成两相接地、相间短路。

非故障两相对地电容电流也随之增大为正常时的√3倍，接地点的接地电流是非故障两相对地电容电流的矢量和，即为正常时对地电容电流的3倍。

3、接地电弧过电压4、电雷管先期爆炸爆破安全规程中规定，爆破作业场地杂散电流不得大于30 mA。

电容电单相接地或绝缘损坏漏电时，在潮湿环境和有金属导体环境，流流人大地形成杂散电流。

杂散电流大量流人工作面，可能造成电雷管先期爆炸，其危害程度与接地电容电流的大小有关，电容电流越大杂散电流越大，引爆电雷管的可能性就越大。

5、引燃瓦斯爆炸．．煤矿瓦斯爆炸事故是井下重大灾害之一。

一旦发生瓦斯爆炸，不但造成重大伤亡事故，而且造成巨大损失，给安全生产造成巨大威胁。

不同浓度的瓦斯引燃温度不同，高温度也可以引燃低浓度瓦斯。

6、引燃煤尘爆炸在井下开采和运输过程中产生大量的尘粒，这些尘粒能长期悬浮在空气中，沉降很慢。

在尘粒小于lO脚以下时，不仅对人体肺部危害极大，而且还具有爆炸性。

当煤尘受热燃烧时，迅速形成大量的可燃性气体，气体在高温下燃烧爆炸，破坏性很大。

当煤尘存在空气中时，与空气接触面积加大，吸附氧分子的能力加强，从而加快氧化过程，在温度达到700℃。