小电流接地系统单相接地故障地仿真

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35kV输电线路小电流接地系统单相接地处理摘要：本文首先介绍了大、小电流接地系统区别。

然后详细说明了小电流接地系统单相接地的现象及危害。

最后，结合自身工作实际阐述了35kV小电流接地系统单相接地的处理措施。

关键词：小电流接地系统；单相接地；处理措施1 小电流接地系统和大电流接地系统三相交流电力系统中性点与大地之间的电气连接方式，称为电网中性点接地方式。

电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，涉及电网的安全、可靠、经济运行；同时直接影响系统设备绝缘水平的选择、过电压水平及继电保护方式、通讯干扰等。

一般来说，电网中性点接地方式也就是变电所中变压器的各级电压中性点接地方式，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信等有着密切的关系。

6～35kV配电网一般采用小电流接地方式，即中性点非有效接地方式，包括中性点不接地、高阻接地、经消弧线圈接地方式等。

在小电流接地系统中发生单相接地故障时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流，因此允许系统短时间带故障运行。

这对于减少用户停电时间，提高供电可靠性是非常有意义的。

小电流接地系统特别是35kV及以下的小接地系统，由于线路分支多，走向复杂，电压等级较低，在设计施工中质量不易保证，运行中发生接地故障的几率很高。

而单相接地是小电流接地系统中最常见的一种临时性故障，多发生在潮湿、多雨天气。

2 小电流接地系统单相接地的现象小电流接地系统通常配有绝缘监察装置，将母线电压互感器其中一个绕组接成星形，利用电压表监视各相对地电压，另一绕组接成开口三角形，接入过电压继电器，反应接地故障时出现的零序电压，当小电流接地系统发生单相接地时，一般出现下列现象：（1）电压。

三相电压表指示值不同，线电压仍对称，不影响用电设备的正常供电。

单相完全接地时电压一般显示为接地相电压为零，其余两相电压升至线电压，单相不完全接地时，电压一般显示为接地相电压降低，非故障两相电压升高。

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，所以允许系统内的设备短时运行，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，在相电压作用下，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C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。

系统正常运行时，如图1，由于三相相电压U A、U B、U C是对称的，三相对地电容电流I co.A、I co.B、I co.C也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为0，没有电流流向大地，每相对地电压就等于相电压。

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I C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U C’ = U CD = 0，而A相对地线电压即U A’ = U AD = U AC = -U CA = -U C∠-300 = U B∠-900，而B相对地线电压即U B’ = U BC = U B∠-300，则U A’和U B’相差600。

浅谈小电流系统单相接地故障的处理随着工业发展水平的不断提高和工厂规模的不断扩大，10KV高压开关柜用途日益广泛，高压线路分支随之增多。

然而，由于环境条件等因素影响，10KV 线路发生单相接地故障的概率也越来越高，本文就10KV线路单相接地危害、特征、原因、处理作以下浅析。

标签：小电流系统接地危害特征原因处理一、接地故障的危害1.故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高，根据接地程度最高可升至线电压，线路、电压互感器、母线等薄弱环节可能被击穿，造成短路故障跳闸。

2.故障相对地放电并产生明火，烧坏电缆及设备。

二、接地故障的分类及特征根据接地程度可分为金属性接地和非金属性接地，金属性接地时，故障电压降为零，非故障相电压升高至线电压，非金属性接地时，故障相电压下降但不为零，非故障相电压升高但达不到线电压。

根据接地性质可分为瞬时性接地和永久性接地。

发生接地时会出现以下特征：1.监控后台发出接地告警，后台母线三相电压出现异常。

2.10KV保护装置发出零序过压报警信号。

3.10KV消弧消谐柜发出接地告警，真空接触器保护接地闭合。

4.带选线装置的开关会选出接地开关柜编号。

三、接地故障的原因1.电缆在生产及施工中不规范绝缘受损，安全距离达不到规定要求，长时间带电运行形成薄弱环节。

2.线路敷设环境潮湿、绝缘子老化、脏污或运行中电缆长时间浸水造成绝缘下降。

3.线路周围环境复杂，有树障及小动物出入，造成误碰带电导线。

4. 恶劣天气对线路造成破坏。

四、接地故障的判断1. 10KV单相接地与高压一次、二次PT熔断故障特长较为相近，但PT柜二次侧电压会有明显差异，处理时根据情况可分别对待。

2.10KV单相接地时，接地相对地电压降低，非故障相对地电压升高，线电压不变。

3.高压PT一次熔断器熔断时：故障相对地电压降低，其他两项电压不变。

4. 高压PT二次熔断器熔断时：故障相对地电压降为零，其他两相电压不变。

五、接地故障的处理10KV发生单相接地时，应根据监控后台报警及母线电压显示情况，结合运行方式及气象条件做出有针对的措施，根据实际运行情况大致分以下几种情况。

小电流接地系统中发生单相接地，虽然对供电不受影响，但因非故障相对地电压升高到线电压，可能引起对地绝缘击穿而造成相间短路。

故发生单相接地后，不答应长期带接地运行，为此必须装设专用仪表来监视对地绝缘状况。

我国目前在中性点不接地系统中，广泛采用检测接地故障的方法之一是利用母线绝缘监察装置发现接地故障。

当系统发生单相接地故障时，接在母线上的电压互感器开口三角接线两端的监察继电器动作，控制室内发出接地信号。

运行人员利用重合闸装置将线路依次断开，当断开故障线路时，接地故障信号瞬间消失。

而假如电压互感器接线错误，如开口三角两端的端子接反、开口三角绕组中有一相或两相绕组的极性接反，就会造成三相电压表指示错误，无法判定故障相别，或者在电网没有接地的情况下误发接地信号，这无疑会给运行人员分析、判定和处理接地故障带来麻烦。

本文就电压互感器的两种常见接线错误进行分析。

1交流绝缘监视装置接线正确的情况母线电压互感器由三台具有两组二次绕组的单相电压互感器组成，或是一台具有两组二次绕组的三相五柱式电压互感器。

电压互感器原边中性点接地，以10kV电压等级的电网为例，正常时每相绕组加相对地电压，故副边星形每相绕组电压是100V，开口三角形每相绕组电压是100/31/2V。

绝缘监视电压表指示正常的相对地电压，绝缘监视继电器处于不动作状态。

当一次系统中A相发生接地时，原边A相绕组电压降到零，其他两相绕组的电压升高到线电压。

副边星形绕组的A相绕组电压降到零，其他两相绕组电压升高到100V。

三个电压表中，A相电压指示零，另两相指示线电压，由此得知一次系统A相接地。

副边开口三角形的A相绕组电压降到零，其他两相绕组电压升高到100/31/2V，开口三角形两端电压升高到100V。

加在电压继电器上的电压升高到100V，继电器动作发出信号。

2电压互感器开口三角两端的端子接反三相五柱式电压互感器，二次绕组星形接线的中性点有单独的引出端子，设为N端，该端子接地。

小电流接地系统发生单相接地时的分析与处理作者：杨志斌来源：《华中电力》2014年第04期一、电力系统中性点运行方式概述：在电力系统中短路故障可分为三相短路故障（接地），二相短路（接地）故障和单相接地短路故障。

而接地短路故障按系统中性点运行方式和接地短路电流的大小不同又分为中性点直接接地的大电流接地系统和中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地系统。

一般理论上将接地短路电流大于500A的纳入大接地电流系统，而在小电流接地系统中当10kV系统接地短路电流大于20A，35kV系统接地短路电流大于10A 时，因容易造成对设备的损坏而需要在变压器中性点加装抵消容性接地电流的感性消弧线圈。

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。

在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，在该系统中，如发生单相接地时，由于线电压的大小和相位不变（仍对称），且系统绝缘又是按线电压设计的，所以允许短时运行而不切断故障设备，系统可运行1～2h，从而提高了供电可靠性，这也是小电流接地系统的最大优点。

但是，若一相发生接地，则其它两相对地电压升高为相电压的1.732倍，特别是发生间歇性电弧接地时，接地相对地电压可能升高到相电压的2.5～3.0倍。

二、单相接地的影响：在电网运行过程中，单相接地故障是最为常见且故障频率最高的一种“小故障”。

但这种故障在电力系统中影响不可小觑。

它可以造成系统绝缘破坏，引发相间短路故障。

可因零序电流在三角形接线的电机用户中引起电机异常发热和振动，以及引发电机过热故障和产品质量下降，引起星形接线的用户电机无法起动。

还可能因线路断线危及人身安全。

由于单相接地故障往往伴有持续性间隙电弧，引起系统谐振和设备损坏，并可能产生大量三次谐波，引起对民用通讯系统的干扰和对电力系统广泛采用的微机保护和信息系统的干扰，引起保护误动、拒动、死机、乱码和误发报文信息等异常情况的发生。

小电流接地系统的概述在中性点非直接接地电网中通常有以下三种方式，即中性点不接地方式；经消弧线圈接地方式；经电阻接地方式，此类系统在发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压基本保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许再继续运行1～2能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起全系统过电压。

为了防止故障的进一步扩大，应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。

因此，在单相接地时，一般只要求选择性地发出信号，而不必跳闸。

但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。

另外一种情况是，当中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。

如果此电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。

在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。

为此，我国采取的措施是：当各级电压电网单相接地故障时，如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A，10kV电网为20A，3～6kV电网为30A)，就在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性电流来补偿接地故障时的容性电流，就可以减少流经故障点的电流，以致自动熄弧，保证继续供电。

该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找故障点比较难。

消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。

消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压，给继电保护的功能实现增加了困难。

所以当电缆线路较长、系统电容电流较大时，也可以采用经电阻接地方式，即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。

该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。

中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。

单相接地故障分析单相接地故障是电力系统中常见的一种故障形式，也是造成电力系统事故的重要原因之一、单相接地故障通常指系统中其中一相对地发生短路故障，而其他两相不受影响，这种故障形式比较常见且较为复杂。

本文将从故障原理、故障类型、故障分析与检测以及故障处理等方面展开论述，并提出相应的解决措施。

首先，单相接地故障的原理是指在电力系统中的其中一相和地之间产生了直接的接触，导致电流直接经过该接触点流向地，形成短路故障。

接地故障的形成原因有很多，比如设备老化、绝缘破损、外部介质导电性等。

在系统中，一般会通过接地电阻来限制故障电流的大小，以降低故障对系统的影响。

其次，单相接地故障可以分为短路故障和接地故障两种情况。

短路故障是指故障点与地之间没有明显的电阻，电流可以直接通过，故障电流较大，容易引起系统的短时间内的过电流或过热。

而接地故障是指故障点与地之间存在一定的电阻，电流通过故障点后会受到限制，故障电流较小，但会形成接地电流。

在故障分析与检测方面，单相接地故障可以通过故障录波、故障定位、故障模拟等手段来进行分析和检测。

故障录波是通过记录故障发生时的电流和电压波形，通过波形分析可以确定故障的类型和位置。

故障定位是通过测量故障点与母线之间的阻抗差来确定故障的位置。

故障模拟是通过计算机仿真等手段对故障进行模拟分析，以便更好地理解故障原因和影响。

最后，针对单相接地故障的处理，应根据具体情况采取相应的解决措施。

对于短路故障，应立即切除故障线路，以便尽快恢复供电。

对于接地故障，应先对故障点进行处理，修复绝缘破损或更换老化设备，以降低接地电阻；然后对故障线路进行全面巡视和检查，确保其他设备正常运行，以防止故障扩大；最后进行系统保护设备的检测和维护，确保系统的可靠运行。

综上所述，单相接地故障是电力系统中常见的一种故障形式，需要引起足够的重视。

在故障分析与检测时，需要采用合适的手段对故障进行准确的定位和分析。

在故障处理方面，应根据具体情况采取相应的解决措施，以确保电力系统的安全和可靠运行。