单相接地时零序电流电压分析

输电线路单相接地零序短路电流曲线1. 概述输电线路是电力系统中重要的组成部分，而输电线路的短路故障是电力系统中常见的故障之一。

在输电线路的短路故障中，单相接地零序短路是一种常见的故障形式。

了解单相接地零序短路电流曲线对于提高电力系统的运行稳定性和安全性具有重要意义。

本文将对输电线路单相接地零序短路电流曲线进行深入研究并进行分析。

2. 单相接地零序短路电流概述单相接地零序短路是指输电线路中的单相导线接地发生的零序故障。

在电力系统中，由于各种原因导致输电线路中的单相导线接地，会导致电流的不平衡，从而产生零序电流。

零序电流对于电力系统的安全稳定运行具有一定的影响，因此研究单相接地零序短路电流曲线对于电力系统的安全运行具有重要的意义。

3. 单相接地零序短路电流理论分析在输电线路单相接地零序短路故障发生时，会产生零序电流。

根据电力系统的基本理论分析可知，零序电流的大小与系统的参数、故障位置等因素有关。

通过对电力系统的零序电流特性进行理论分析，可以确定单相接地零序短路电流的曲线特性。

4. 单相接地零序短路电流计算方法在实际的电力系统中，需要对单相接地零序短路电流进行准确的计算，以保证系统的安全运行。

单相接地零序短路电流的计算方法主要包括解析计算方法和数值计算方法。

解析计算方法一般适用于简单的电力系统，而对于复杂的电力系统，需要借助计算软件进行数值计算。

通过合理的计算方法可以准确地得到单相接地零序短路电流的曲线特性。

5. 单相接地零序短路电流曲线的绘制根据单相接地零序短路电流的计算结果，可以绘制出相应的电流曲线。

电流曲线图可以直观地显示单相接地零序短路电流的大小与时间的关系。

通过对电流曲线的分析，可以更好地了解单相接地零序短路电流在故障发生后的变化规律。

6. 实例分析通过实际输电线路的单相接地零序短路电流曲线实例，我们可以对前文所述的理论分析、计算方法和曲线绘制进行实际应用。

对实例进行分析可以更好地了解单相接地零序短路电流曲线特性，并且为实际电力系统中的故障处理提供参考。

线路单相接地零序电压电流特点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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单相接地零序电压单相接地故障是电力系统常见的故障之一，也是最危险的故障之一。

在单相接地故障时，由于地接点的存在，电流会通过接地点流入地面，而在电源端，电压对称，因此称为零序电压。

那么零序电压有什么特点及对电力系统会产生什么影响呢？下面我们来详细解答。

1. 零序电压的特点(1) 值较低：在三相电力系统中，零序电压的值通常为系统额定电压值的几个百分点。

(2) 频率为50Hz或者60Hz：和三相电压一样，零序电压的频率和系统运行的频率相同。

(3) 波形不对称：零序电压波形不对称，且不以90度的相角相位差出现。

这是由于接地故障的存在，使得系统中出现了三相电压之间的相位差。

2. 零序电压对电力系统的影响(1) 会导致设备损坏。

由于零序电压是一种不对称的电压波形，会导致电力设备中电流分布不均匀，从而可能损坏电器设备，如变压器，发电机等。

(2) 对人身安全构成威胁。

接地电流对人体有一定的电击危险，而单相接地故障引起的接地电流通常较大，进而会对人身安全构成威胁。

(3) 可能引起相序反转。

当接地电阻特别小时，零序电流会流入中性线中，从而导致中性点电势升高，引起中性点电压向相线的变化，从而可能引起相序的反转。

为减小单相接地故障的影响，需要进行系统保护和减少故障发生的可能性，包括设置接地设备，维护好设备的绝缘状态等。

此外，改进电力系统的设计和建设也能减少单相接地故障的发生。

在总体上，虽然单相接地故障带来的零序电压对电力系统产生了负面影响，但随着电力系统的不断发展，相关技术手段的不断提高，人们可对这种故障进行有效的管理和控制，从而减小故障对整个电力系统的影响，确保电力系统的安全稳定运行。

单相短路时流过接地变的电流和零序电流的关系
单相短路时流过接地变压器的电流与零序电流之间存在直接的关系。

具体来说，在单相接地故障情况下，流过接地变压器的电流主要表现为零序电流。

当电力系统发生单相接地故障时，系统的对称性被破坏，从而产生不对称电流分量。

在三相系统中，为了分析这种不对称状态，会将电流和电压分解为正序、负序和零序分量。

其中，零序分量是指在三相中大小相等、相位相同的分量。

由于其他两相并未发生接地，因此它们的电流不会对零序电流产生影响。

在实际应用中，零序电流互感器通常用于检测这类故障电流。

当电路中没有故障时，三相电流的矢量和为零；而一旦发生单相接地等不对称故障，三相电流的矢量和不再为零，此时通过零序电流互感器的电流即为零序电流。

零序电流的大小通常与零序电压成正比，并且它们之间的相位差为零或相同。

需要注意的是，零序电流的产生和流通依赖于系统的接地方式。

例如，在中性点直接接地的系统中，单相接地故障会导致较大的短路电流；而在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，故障电流较小。

综上所述，单相接地短路时流过接地变压器的电流主要是零序电流，其值与零序电压有关，并且受系统接地方式的影响。

10kV变配电站单相接地与零序过电流保护有关问题分析
10kV变配电站单相接地与零序过电流保护有关问题分析
微机保护装置有单相接地保护与零序过电流保护，单相接地保护又称为小电流接地选线。

单相接地保护与零序过电流保护是两种完全不同的保护。

1
倍。

1.2
序过电流保护。

2电源中性点不接地的供电系统单相接地小电流接地选线
2.1电源中性点不接地的供电系统单相接地保护可选用小电流接地选线装置。

二次电路设计时将所有零序电流互感器和Y/Y/△（开口三角形）型电压互感器的开口三角形电压接到小电流接地选线装置的测量端子上，就可以检测出是某一路线路发
生单相接地故障，然后进行报警或跳闸。

需要跳闸时还应将跳闸输出接到所需要跳闸的回路。

二次电路接线比较多。

2.2微机保护装置都有单相接地保护后，保护原理与小电流接地选线装置完全相同，不仅节省了一套设备，可以直接跳闸，二次电路接线也简化了许多。

3电源中性点不接地的供电系统单相接地保护的整定
3 3.2
4
随着10kV供电系统电网的不断扩大，对地电容电流也随之增加，发生单相接地故障后故障电流比较大，需要立即跳闸，为了提高单相接地故障后保护跳闸的可靠性，将电源中性点串联一个电阻后接地，发生单相接地故障后故障电流就成为对地短路电流。

此时零序电流互感器就可以感应出三相不平衡电流，发生单相接地故障后故障电流为对地短路电流。

零序过电流保护整定可以按照躲过三相不平衡电流来
整定。

单相接地保护动作的可靠性就可以提高。

浅析小电流接地系统的接地选线及判据[摘要]文中分析小电流接地系统单相接地时零序电压及零序电流的特点，阐述了利用变电站综合自动化系统接地选线的具体实现和判椐。

[关键词] 综合自动化系统小接地电流系统选线零序1.引言在我国35kV及10kV电力系统中，变压器的中性点多采用非直接接地方式（为小接地电流系统），当线路发生单相接地故障时，故障电流的数值往往较负荷电流小的多，故障相电压降为零，非故障相电压升高为相电压的倍，但三相之间的线电压仍然保持对称，对供电负荷没有影响，因此规程允许继续运行1～2h。

但实际运行中可能由于过电压引发电力电缆爆炸、TV保险熔断甚至烧坏、母线短路等事故，因此，迅速确定系统接地点消除单相接地故障对系统的安全运行有着十分重要的意义。

传统的寻找接地故障线路的方法是：依次逐条断开每回出线的断路器，故障线路被断开后，接地相电压恢复且接地信号消失，否则继续寻找。

虽然这种寻找方法大多可通过重合闸来进行补救，但随着工业的飞速发展，对一些供电要求很高的用电客户来说，这种方法的弊病是显而易见的，尤其是对那些负荷较重的35kV线路，这种方法已不满足安全稳定供电的要求。

小电流接地选线装置自八十年代问世以来，迅速得以普及，经历了几次更新换代，其选线的准确性虽在不断提高，但选线效果却不是很理想，据有关资料统计目前在线运行的各种型号的选线装置平均选线正确率仅为20％～30％，存在误判率较高的通病，因此许多装置安装后形同摆设，根本无法使用，造成了浪费。

微机综合自动化系统较基于单片机原理的传统选线装置有着不可比拟的硬件优势和对复杂软件程序的处理能力。

如何利用现有的微机综合自动化系统资源来进行准确的选线是一个亟待解决的问题。

2.小接地电流系统单相接地时零序电压及零序电流分析单相接地故障时，故障点的零序电压为U（·）d0=（U（·）ad+U（·）bd+U（·）cd）/3=-U（·）a，故障零序电流为全系统的容性电流。

35kv电网单相接地故障与零序电流检测1. 简介在电力系统运行过程中，单相接地故障是较为常见的一种故障。

如果不及时检测和排除，会对电力系统的安全和稳定性造成较大影响。

本文将介绍35kv电网单相接地故障的检测方法之一——零序电流检测。

2. 单相接地故障原因分析单相接地故障是指电力系统中任何一相（A、B、C）中的一条导线意外接地。

单相接地故障的原因主要包括以下：•绝缘老化：绝缘材料使用时间过长，老化而失去绝缘性能。

•线路外力破坏：如雷击、树木压线等。

•设备、器具故障：例如断路器、隔离开关等设备破坏。

3. 零序电流检测原理当电力系统中出现单相接地故障时，其中两相之间电压将变为零，并引起零序电流通过。

零序电流的引起是因为单相故障涉及到对称系统的不对称性，它是由于电压的对称破坏所致。

按照电磁感应规律，当绕组中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势，从而引起电流流过绕组。

因此，当电力系统中某一相接地时，零序电流就会出现。

在35kv电网中，零序电流的检测原理主要包括以下两种方法：3.1 比较法比较法是指通过对比正常运行状态和故障状态下的电流大小，识别出故障相对应的零序电流大小的一种方法。

具体步骤如下：•配合保护设置检视条件，如对当前电流值设定上/下限等。

•取得正常电网的运行数据，建立正常健康的特征趋势表达式。

•特征趋势表达式是对电气变量（如电流、电压等）的一个表达式，能够揭示其特征和变化规律。

可以使用多种建模方法，如贝叶斯网络、神经网络、支持向量机等。

3.2 频谱分析法频谱分析法是指通过采集电网中的电流信号，进行傅里叶变换，得到电流的频谱密度图，从中可以判断是否存在零序电流。

具体步骤如下：•采集电流信号。

•进行傅里叶变换，得到电流的频谱密度图。

•制频谱图，识别零序电流波形是否存在，并确定波的频率。

4.35kv电网单相接地故障是电力系统中常见的一种故障，如果不及时检测和排除，将会对电力系统的安全和稳定性造成影响。

中性点不接地系统单相接地时判断与处理摘要：在中性点不接地系统中单相接地故障是最常见的，约占配电网故障的80%以上。

本文主要对中性点不接地系统在发生单相接地时，出现的一些故障现象、表计和信号装置的动作情况加以分析，从而来判断出接地故障是站内接地还是站外接地，是真接地还是假接地，以便于运行人员依据这些信息作出正确的判断，并按照有关事故处理规程的规定，采取相应的措施，迅速地将故障排除。

关键词：小电流接地系统零序电压零序电流绝缘监察真假接地１.前言：我国电力系统中性点的运行方式主要有：中性点不接地，中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种，前两种接地系统称为“小电流接地系统”。

在小电流接地系统中单相接地故障是最常见的，约占配电网故障的80%以上。

同样石化电网35KV系统单相接地故障发生率也是比较高的，从对渣油总降的统计来看，仅2000年一年发生的次数就达十次之多，而且都集中在8-10月份（见下表）。

单相接地时，由于故障电流小，使得故障选线较困难。

常规变电所是靠绝缘监视装置发出信号，告知运行人员。

然后由运行人员通过接在电压互感器二次相电压中表的量值来判断故障点。

由于绝缘监视装置只能判断某一电压等级系统有无接地，而不能指出故障点所在的线路，所以为了找出故障点，必须依次短时断开各条线路开关，确认是非故障线路后再恢复供电。

这样，严重影响了供电的可靠性。

我们石化电网是按顺序来试拉的，重要的负荷后拉，不重要的负荷先拉，因此有时故障消除的时间就比较长，在这个过程中，可能会引发弧光接地过电压或短路等后果，影响整个装置的安全生产。

2001年3月14日11时40分，渣油总降煤渣356进线电缆头因电缆层的绝缘老化，B相电缆头绝缘层被击穿触发单相接地，电弧引起电缆层燃烧，所幸当班值班员发现及时，处理得当，没有引起重大的后果，而此电缆头在1998年12月8日已发生过接地故障，这总是一种隐患，所以石化电网35KV系统单相接地的问题必须得加以重视。

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。

接地零序电流
零序电流是接地故障时的一个重要指标。

当系统中发生接地短路，例如电动机发生“碰壳”故障时，其金属外壳将相线和零线直接接通，导致单相接地故障。

由于故障带的零序电压会随着传输距离衰减，离故障点越远，零序电压越低，因此在大多数情况下，短路电流的数值足以使安装在线路上的熔断器或其他过流保护装置动作，从而切断电源。

这种短路电流即为零序电流。

零序电流保护是一种重要的保护措施。

当电力系统运行过程中出现不对称时，例如平行线路间的影响，可能导致临近线路零序电流的异常产生，造成继电器误动作。

为了防止这种误判误动，一般会通过设置限定值或方向元件来提高监测精度。

同时，零序方向电流保护也是一种重要的保护方式。

当单相接地短路时，零序电流的方向会发生变化，出现反向零序电流。

这时需要零序方向元件，加强对零序电流方向的判别，形成方向保护。

以上信息仅供参考，建议咨询电气工程师或查阅相关文献，获取更专业的解答。

1。

单相接地和两相接地短路时零序电流⼤⼩⽐较单相接地和两相接地短路时零序电流⼤⼩推导过程在系统同⼀点发⽣单相接地和两相接地故障，且近似系统的Z1=Z2。

对应的序⽹图分别为三个序⽹串联和三个序⽹并联。

设系统接地系数为k=Z0/Z1,同⼀点三相短路电流为I。

那么对于单相接地，故障点零序电流为(1)I0=V/(Z1+Z2+Z0)=V/（2Z1+Z0）=V/[Z1(2+k)]=I/(2+k)对于两相接地，故障点的零序电流为(2)I0=[V/(Z1+Z2//Z0)]*[Z2/(Z2+Z0)]=V/[Z1(1+2k)]=I/(1+2k)所以，当(2+K)<(2K+1)，即K>1时（Z0>Z1时），单相接地时的零序电流⼤于两相接地时的零序电流；反之，单相接地时的零序电流⼩于两相接地时的零序电流。

推导过程：(1)单相接地时，复序⽹络中，正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗串联。

I0=E/Z1+Z2+Z0,因为正序阻抗等于负序阻抗，→式⼦可以→I0=E/（2Z1+Z0）, 设Z0/Z1=K, →I0=E/Z/2+K→→I0=E/Z/2+K=I短1/(2+K) 推导过程(2)两相接地，复序⽹络中，正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗串联。

当两相接地短路时，复序⽹络图，因通过对称分量法推出三者电压分量Ua1=Ua2=Ua0相等，所以画图时零序阻抗、正序阻抗，负序阻抗并联。

总电流的Z2/Z2+Z0倍数就是零序电流值。

图中实际可以看成Z2与Z0并联后再与Z1串联。

先算总电流I总=E/Z1+Z2//Z0,I 总=E/(Z2.Z0/Z2+Z0)+Z1.⽤Z2替换Z1,I总=E/(Z1.Z0/Z1+Z0)+Z1,此时再乘以零序电流占的倍数Z2/Z2+Z0，即I0=I总X Z2/Z2+Z0，I=E/(Z1.Z0/Z1+Z0)+Z1=E/Z1(Z0/Z1+Z0)+Z1=E/Z1.(Z0+Z1+Z0/Z1+ Z00=E/Z1.2Z0+Z1/Z1+Z0然后乘以Z2/Z2+Z0，即=E/Z1X(2Z0+Z1)/(Z1+Z0)X(Z2/Z2+Z0)=E/Z1.Z1+Z0/2Z0+Z1.Z2/Z1 +Z0=E/Z1.Z1/2Z0+Z1=E/Z1.1/2K+1=I短X (1/2K+1)→→V/[Z1(1+2k)]=I/(1+2k)，开始⽐较I单短/2+K-I三短/1+2K差﹥0，我们推出Z0/Z1﹥1,反之，Z0/Z1<1时，两相接地零序电流⼤。

零序电压当中性点直接接地系统（又称大接地电流系统）中发生接地短路时，将出现很大的零序电流。

还有在中性点不直接接地系统中当发生单相接地时，也会产生零序电压。

零序电源在故障点，故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压就越低，取决于测量点到大地间阻抗的大小。

正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。

只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。

对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。

当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知道系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。

零序电压是三相线路中一相或者两相接地产生的，大小取决于接地的程度，是金属接地，非金属接地，就是接地电阻了。

零序电流和零序电压配电所或变电站中的后台监控软件中一般被用做故障信号来处理，其在正常情况下值为零，如果出现故障，电脑会自动报警。

零序电流在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。

如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。

当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。

这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件跳闸。

这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。

电压不平衡表示三相电压之间在幅值上的差别，或者相对正常电压相位差存在相位偏移，亦或两者兼而有之；常用负序电压或零序电压与正序电压之比的百分数表示电压不平衡的程度。

单相接地短路的序分量单相接地短路是电力系统中常见的故障之一，当一相导线与地接触发生故障时，就会导致电流突然增大，引起电网的瞬态过电压和电流冲击。

为了更好地理解和应对单相接地短路故障，我们需要了解其中的序分量。

本文将对单相接地短路的序分量进行全面的讲解，以帮助读者更好地理解和掌握这一概念。

序分量，又称为对称分量，指的是电气量按其矢量在坐标系中的投影来分解成一组与电能损耗无关的正弦成分。

在单相接地短路中，电流和电压可以根据对称分量进行分解，分别为零序、正序和负序。

零序分量是指电气量的矢量在零序坐标轴上的投影，也即在频率为零的直流电路中形成的电流和电压成分。

在单相接地短路中，零序分量主要表示地故障电流和电压，这是因为接地短路故障会导致一相与地之间短路，并使得电流和电压以零序的形式分布在整个电力系统中。

正序分量是指电气量的矢量在正序坐标轴上的投影，也即在频率为系统频率的交流电路中形成的电流和电压成分。

在单相接地短路中，正序分量主要表示正常运行电流和电压，这是因为其他两相与地之间没有发生短路，电流和电压按正序的形式在电力系统中运行。

负序分量是指电气量的矢量在负序坐标轴上的投影，也即在频率为系统频率的交流电路中形成的电流和电压成分。

在单相接地短路中，负序分量主要表示因故障引起的负序电流和电压，这是因为接地短路故障导致接地点电位发生变化，进而引入负序分量。

了解单相接地短路的序分量对于电力系统的故障诊断和保护是至关重要的。

通过分析和监测序分量的特性，可以判断故障类型和位置，并采取相应的措施进行故障排除和修复。

比如，通过检测到零序电流的存在，可以判断是否存在接地短路故障，进而通过定位故障点来采取针对性的措施。

此外，对于电气设备的选型和设计也需要考虑序分量，尤其是在电力系统容量较大、故障承受能力要求高的情况下。

通过合理选择设备和采取相应的保护措施，可以最大程度地减少短路故障对系统的影响，保障电力系统的安全运行。

总之，单相接地短路的序分量是电力系统中一个重要且复杂的概念。

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) UA(向量)+Un(向量)UB’(向量)=UBC(向量)=UB(向量)-UC(向量)中性点N对地的电位为零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。

／ ＝ ￣ ／＝ ｏ ／＋
式中 为全系统的对地 电容 电流； 消弧线圈 的电流 ， ，为 设用 Ｌ 表示它的电感 ， 一 “ 则ｊ＝ 止。
由于 和 的相位 大约相 差 １０，因此 厶将 因消弧线圈 的补偿 ， ８０ 式中 ｃ 为全 系统每相对地电容的总和。 而减少。 下面分析各元件 （ 电机 出线端 ， 发 线路始端的） 电流互感器所反应 根据对电容 电流的补偿程度不同 ．消弧线圈可 以有完全补偿 ． 欠 的零序电流。 补偿及过补偿三种补偿方式 。 （ ） 故障线路 Ｉ： １非 Ａ相电流为零 ， 、 中有本身的 电容 电流 ， Ｂ Ｃ相 （） １完全补偿 ， 就是使 ， 接地点 的电流 近似 为零 ， 看来很 因此 ， 线路始端所反应 的零序 电流为 ３。 （ ） ｉ。 ｊ ： ＋ 理想 ， 但是由于 ｏ ＝ － 对 于 ５ Ｈ 交流电感 Ｌ 三相对地 电容 ３ ） — Ｌ ０ｚ 和 ｃ ｊ Ｌ０ ｌ 有效值为 ３ ＝ ｃ ３ 叭 产生 串联谐振 。 从而使电源中性点对地 电压严重升高 ， 这是不允许 即零序 电流的大小为线路本 身对地电容电流 （ 电容性无 功功率 的． 因此在实际上不能采用这种方式 。 的）方 向为 由母线流向线路。 ， （） ２ 欠补偿 ， 这是使 ，ｄ ， ， 补偿 后的接地 点电流仍 然是 电容 的。 （） ２ 故障线路 Ⅱ： Ａ相流出的电流为 Ⅱ 一 ， Ｂ相为 Ⅱ Ｃ相为ｊⅡ ， ，
Ａ相流人 为 ， 。 Ｂ相流出为（ ＋ ）Ｃ相流出为（ ＋ ）因此发 。 ，Ⅱ， Ⅱ， 电机出现端所反应 的零序 电流为
３ ＝３） Ｕ Ｉ ｊｏ Ｃ
式中 为系统的相 电压 ， 大小与电源 电势大小相等 。 在 Ａ相接地时（ 如图 ２ 所示 ）各相地的电压 为 ，
。Ｏ ＝

消除故 障 ， 不会引起继电保护和断路器动作 ， 大大提 高了电力 系统 的供电可靠性。
１ ． 发 生 永 久性 接 地 故 障 时 不 被动 ２
零序 有功选线原理认为 ： 当回路 Ⅱ发生单相接地故 障时 ， 在故障点处出现 了参数不对称 。如果 对故障点处 的状态量进 行对称分量分解 ， 既把故 障点处的 电压 、 电流量进行对称分量 分解 ， 则故障点处 的壮态量可 以表 示为三个对称分量 的叠 加。
点显著。
１ 提高电力系统的供 电可靠性 ． １
Ｉ
。
首先系统发生瞬间单 相接地故障时不断 电。消弧线圈是
一
个具有铁心的可调电感线圈 ， 当由于电气 设备绝缘不 良、 外
审 审
图 １ 中性 点经 消弧线 圈接地系统
力破坏 、 运行人 员误操作 、 过电压等任何原 因引起 的电网 内部 瞬间单 相接 地故障时 ， 接地 电流通过 消弧线 圈呈 电感 电流 ， 与 电容电流的方向相反 ，可以使 接地处的 电流变得 很小或等 于 零， 从而消除 了接地处 的电弧 以及 由此引起 的各种危害 ， 自动
电力 系统 中， 发电机和变压器的中性点是否接 地运行 ， 涉 及到技术 、 经济 、 安全等多个方面 ， 是一个综 合性 的问题 。中性
如图 １ 所示 为一中性点经消弧线 圈接地 系统。在 回路 Ⅱ
的 Ｃ相有一接地故障。ຫໍສະໝຸດ 回路 Ｉ 点经 消弧线 圈接 地（ 非有效接地） 又称 根据 系统 中发 生单相 接 地故障时的电流 ，我 国将其划分为小接地电流系统 。 中压电 力系统运行经验表 明，中性点采用经 消弧线 圈接地 的方式 优
２２ 对 零 序 有 功 选 线 原 理 的 质 疑 ．