小电流接地系统原理解析

知识点：接地电流系统

一、小电流接地系统简述

    小电流接地系统：中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地的三相系统，又称中性点间接接地系统。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得多，所以这种系统被称为"小电流接地系统"。

地方式或中性点经消弧线圈接地方式，这两种接地方式当系统出现单相接地后，流经接地点的电流等于线路分布电容电流，数值较小。因此，称这两种接地方式为小电流接地方式。小电流接地系统的优点在于发生单相接地后，系统能正常供电。

小电流系统发生单相接地以后。由于故障特征不明显，使得能迅、准确地指示接地回路有了一定的难度。

二、小电流接地系统原理分析

小电流接地选线装置，简称小电流接地选线或小电流。是一种电力行业使用的保护设备。该设备适用于3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线，用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、采油、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统，能够指示出发生单相接地故障的线路。

2.1中性点不接地系统

基本原理。在小电流接地系统中，若其中一条出线发生单相接地故障，全系统都会出现零序电压，在这个电压的作用下，系统中会出现零序电流。对于非故障线路而言，零序电流就是该线路的电容电流，方向从母线流向线路；对于故障线路而言，中性点不接地系统中故障线路中的零序电流为非故障线路零序电流之和，方向从线路流向母线。

从以上分析我们不难得出两点结论：（1）接地线路的零序电流应该是所有线路中值最大的；（2）接地线路的零序电流方向明显不同于其它未接地线路，相位相差180°。这两个结论可以作为接地选线装置的原理依据，我们称之为“相对原理、双重判据”。

a.在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，不存在负序电压分量，只有正序电压和零序电压分量。单相接地短路时出现的故障电流为电容电流。因各序电流在线路上形成的压降很小，可以忽略不计，所以正序网络中阻抗为零，负序网络。

b.在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电压，电网出现零序电压，它的大小等于电网正常工作时的相电压，但电网的线电压仍是三相对称的。

c.非故障线路3IO的大小等于本线路的接地电容电流。故障线路3IO的大小等于所有非故障线路3IO之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。

d.非故障线路的零序电流超前零序电压为90°；故障线路的零序电流滞后零序电压90°；故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。

e.接地故障处的零序电流大小等于所有线路（包括故障线路和非故障线路）的接地电容电流的总和，它超前零序电压为90°。

2.2中性点经消弧线圈接地系统

选线存在的难题。为降低单相接地电容电流过大造成的各种危害，在配电网的中性点装设消弧线圈。由消弧线圈的电感电流补偿单相接地电容电流。当发生单相接地故障时，故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流。故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相。小电流系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流，数值甚小，经中性点接入消弧线圈补偿后，其数值更小。这就使选线的难度加大。

解决方法。当发生单相接地故障时，由于故障点、线路设备的非线性影响，在故障电流中存在着谐波信号，其中以5次谐波为主。经消弧线圈接地系统是按照基波计算的，消弧线圈相当于处于开路状态。可忽略消弧线圈对5次谐波产生的补偿效果。利用5次谐波电容电流作为选线依据，就可以解决经消弧线圈接地系统的选线问题。

三、小电流接地系统的优缺点分析

3.1小电流接地系统的优点

1）主要避免接地故障跳闸，提高供电可靠性。大部分情况下，接地电弧能够熄灭，电网自动恢复正常运行。

2）接地电流小，可防止事故进一步扩大。

3）采用小电流接地运行方式跳闸率减少近50%

3.2小电流接地系统的缺点

1）非故障相电压升高，危害电网绝缘。正常情况下，非故障相电压升高1.732倍（也就是√3倍）。接地点间歇拉电弧，线路电容反复充放电，电压升高可达3.5倍。

2）接地电弧长期存在，可能烧坏接地点绝缘，造成相间短路故障。

3）继电保护配置困难：a.故障电流微弱，接地电弧不稳定，接地故障选线的问题一直没有得到很好地解决。b.许多供电部门仍然采用拉路法选择接地线路。c.供电瞬时中断，影响用户用电设备正常工作，甚至可能造成停电事故。

四、结论

中性点不接地、经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时检出接地故障的一种方法——相对原理、双重判据法。理论分析和实践检验结果表明了该方法的正确性和有效性。它可以满足接地故障选线的可靠性、准确性和灵敏度的要求。

小电流接地选线装置的应用，很好地解决了供电系统外输电线路单相接地选线问题，避免了以往拉在进行单相接地选线时，大量的倒闸操作及对电厂安全运行造成的安全隐患；大大提高了电厂供电的安全可靠性；另外也提高了查找接地点的效率。

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