中性点不接地电网中单相接地故障的特点

2.4.1　中性点不接地电网中单相接地故障的特点

1）简单网络

图2.40　简单网络接线示意图

图2.41　A相接地时的向量图

由于线电压仍然三相对称，三相负荷电流仍然对称，相对于故障前没有变化，下面只分析对地关系的变化。在A相接地以后，忽略负荷电流和电容电流在线路阻抗上产生的电压降，各相对地的电压为

故障点d的零序电压为

在非故障相中产生电容电流并流向故障点的电容电流为

2）网络中有发电机和多条线路

当网络中有发电机F和多条线路存在时，如图2.42所示，每台发电机和每条线路对地均有电容存在，设以C_οf、C_0I、C_0Ⅱ等集中的电容来表示，当线路ⅡA相接地后，其电容电流分布在图2.42中用“→”表示。

（1）非故障线路上的零序电流

在非故障线路Ⅰ上，A相电流为零，B相和C相中有本身的电容电流，因此，在线路始端反应的零序电流为

参照如图2.41所示的关系，其有效值为

图2.42　单相接地时，用三相系统表示的电容电流分布图

非故障线路特点是非故障线路中的零序电流为线路Ⅰ本身的电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向线路。

当电网中的线路很多时，上述结论可适用于每一条非故障线路。

（2）流过发电机的零序电流

有效值为3I_0f＝3U_φωC_0f即零序电流为发电机本身的电容电流，其电容性无功功率的方向是由母线流向发电机，这个特点与非故障线路是一样的。

（3）故障线路上的零序电流

式中：C_0∑——全系统每相对地电容的总和。

其有效值为

由此可见，故障线路的特点是，故障线路中的零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和（不包括故障线路本身），其电容性无功功率的方向为由线路流向母线，恰好与非故障线路上的相反。

根据上述分析结果，可以做出单相接地时的零序等效网络，如图2.43（a）所示。在接地点有一个零序电压，而零序电流的回路是通过各个元件的对地电容构成的，由于送电线_d0路的零序阻抗远小于电容的阻抗，因此可以忽略不计，在中性点不接地电网中的零序电流，就是各元件的对地电容电流，其向量关系如图2.43（b）所示（图中I′_0Ⅱ表示线路Ⅱ本身的零序电容电流），这与直接接地电网是完全不同的。利用如图2.42所示的零序等效网络，则对计算零序电流的大小和分布是十分方便的。

图2.43　单相接地时的零序等效网络（对应图2.42）及向量图

3）结论

总结以上分析的结果，可以得出中性点不接地系统发生单相接地后零序分量分布的特点：

（1）该零序网络由同级电压网络中元件对地的等值电容构成通路，与中性点直接接地系统由接地的中性点构成通路有极大的不同，网络的零序阻抗很大。

（2）在发生单相接地时，相当于在故障点产生了一个其值与故障相在故障前相电压大小相等、方向相反的零序电压，从而全系统都将出现零序电压。

（3）在非故障元件中流过的零序电流，其数值等于本身的对地电容电流；电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。

（4）在故障元件中流过的零序电流，其数值为全系统非故障元件对地电容电流之总和；电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。

这些特点，将是考虑保护方式的依据。