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小电流接地系统接地故障特征分析[摘要]介绍了电力系统的接地方式对小电流接地系统接地故障的特点及危害进行阐述对几起小电流接地系统接地故障波形进行分析和探讨通过分析为变电运行查找和分析小电流接地系统接地故障提供参考。[关键词]接地系统接地方式故障短路中图分类号：TM862文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）27-0153-021前言单相接地故障是电力系统中最常见的故障。小电流接地系统中发生单相接地故障时由于故障点流过的电流很小且电网的三相线电压仍保持对称关系且系统的绝缘又是按线电压设计的不影响系统的供电所以一般允许继续运行1～2小时不必立即跳闸切除故障。但故障会引起非故障相对地电压升高倍持续较长时间还可能引起绝缘击穿发生相间短路本文重点分析了小电流接地系统接地故障的特征对各种原因导致的小电流接地系统接地故障波形进行了分析和探讨。2电力系统的接地方式我国电力系统常用的接地方式分类：大电流接地系统：有效接地系统发生单相接地故障时接地短路电流很大；小电流接地系统：非有效接地系统和谐振接地系统这两类系统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很多。3小电流接地系统接地故障特征分析3.1小电流系统单相接地故障基本特征当中性点不接地系统发生单相接地时（图1（a）中A相接地S打开表示中性点不接地系统）如果忽略负荷电流和电容电流在线路阻抗上的电压降全系统A相对地电压均为零A相对地电容电流也为零同时B相和C相的对地电压和电容电流都升高倍。这时的电容电流分布如图1（a）示。非故障线路I首端所反应的零序电流为：其有效值为即非故障线路零序电流为其本身的电容电流电容性无功功率的方向为母线流向线路。发电机端的零序电流为其有效值为即发电机零序电流为其本身的电容电流电容性无功功率的方向为母线流向线路此特点与非故障线路一致。对于故障线路JB相和C相与非故障线路一样流过本身对地电容电流和而不同之处是在接地点要流回全系统B相和C相对地电容电流之和其值为其有效值为其中：――全系统对地电容的总和。此电流从A相流回因此从A相流出的电流为。因此故障线路J始端所反应的零序电流为其有效值为即故障线路零序电流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）电容性无功功率方向为由线路流向母线方向与非故障线路相反。中性点不接地系统发生单相接地时在接地点要流过全系统的对地电容电流如果此电流比较大就会在接地点燃起电弧引起弧光过电压从而使非故障相的对地电压进一步升高容易使绝缘损坏形成两点或多点接地造成停电事故。为解决此问题有些系统的中性点对地之间接入消弧线圈（如图1示S闭合表示中性点经消弧线圈补偿系统）一般采用5%～10%的过补偿方式。上述故障线路电流特点对消弧线圈接地系统不再适用。此时从接地点流回的总电流为其中――全系统的对地电容电流；――消弧线圈的电流设L表示它的电感则3.2中性点不接地系统暂态电流分布特征配电网中发生馈线单相接地故障其暂态电流故障分量的分布如图2（此处先考虑中性点不接地系统因而开关S为断开状态）图中箭头标示出暂态电流故障分量的流通回路。在故障瞬间电网中各线路的故障相（A相）电压突然降低其电容迅速放电而非故障相电压突然升高其电容迅速充电。在放电电流经过的回路中（通过母线流向故障点）电阻和电感都很小因此放电电流振荡频率较高可能达到几千赫兹衰减很快。充电电流要通过电源形成回路电感和电阻相对较大因此充电电流振荡频率较低只有几百赫兹衰减较慢。从图中电流回路流向可知故障线路J故障相（A相）的暂态电流故障分量由本线路B、C相的暂态电流分量和健全线路I各相暂态电流分量组成。3.3经消弧线圈接地系统暂态电流分布特征经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时（图2S闭合）与不接地系统相同的是：在故障线路故障相中暂态电流分量是由本线路非故障相的暂态电流分量和其他健全线路暂态电流分量组成。但由于消弧线圈补偿的存在在故障线路故障相有感性暂态电流分量流过而所有非故障相则仍然仅流过自身容性暂态电流分量。根据电感元件基本概念可知在故障暂态过程中电感的暂态电流分量是由工频电流分量和衰减的直流分量组成。又由于消弧线圈是电感性元件高频暂态电流很少流过因此对于高频分量来说相当于消弧线圈不接入电网。而通过上一小节的分析可知故障相流过的是振荡频率很高的放电电流