发布时间 : 星期二 文章10kV配电网单相故障电流计算及跨步电压的分析更新完毕开始阅读90f83d10336c1eb91a375ddb
但是当出现单相短路故障时电容电流和电压就会发生变化。假设A相发生单相金属性接地短路(即=0时)，在接地点K处A相对地电压为零，对地电容被短接，此时A相电容电流为零，而其他两相的对地电压升高到原来的倍,对地电容电流也相应增大到倍，相量关系如图2.4所示。由于线电压仍然三相对称，因此对三相负荷的供电几乎没有影响。下面只分析对地关系的变化。忽略负载电流和电容电流在线路阻抗上产生的压降，在A相发生金属性接地短路(即& =0时)以后，在故障点K处各相对地的稳态电压为
（2.9）
针对此时的三相不平衡电压,根据对称分量法的原理,由式(2.9)可知系统零序电压为
（2.10）
假设单相线路对地总电容都相等,均为C,则在非故障相中产生的电容电流为
（2.11）
因为全系统A相对地的电压均等于零,故A相对地的电容电流
（2.12）
即短路时的接地电流是正常运行时的单相电容电流的3倍。
综上可知:当母线上的分支线路1的A相发生单相金属性短路时,同一母线的电网系统均会出现零序电压,其大小为正常相电压的大小,相位与 相反。非故障相对地电压变为正常时的 倍,因此非故障相对地电容电流也变为正常时的 倍。当母线上有多条出线时,根据以上分析可知,在非故障分支线路2的始端所反映的零序电流为
在故障分支线路1的始端所反映的零序电流为
（2.13）
（2.14）
根据上述分析结果,可以做出单相接地时的零序电流等效网络。如图2.5所示，在接地点有一个零序电压 ，其零序电流的回路是通过各个元件的对地电容构成通路的,其相量关系则如图2.6所示,这与直接接地电网是完全不同的。
图2.5单相接地短路时零序电流的分布图
图2.6单相接地短路时的零序电流向量图
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有如下特点：
(1)零序网络由同级电压网络中的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)在发生单相金属性接地时，相当于在故障点产生了一个其值与故障相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)在非故障相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分支线。
(4)在故障相元件中流过的零序电流，其数值为全系统非故障相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分支线路流向母线。
综上可知,中性点不接地系统发生单相接地故障时，三相系统的线电压不变，三相用电设备工作不会受到很大影响。虽然非故障相电压升高至 倍，会对设备绝缘提出更高要求，但在架空线路，尤其是忽略线路对地电容影响时，故障点电流小，能够自动熄灭接地电弧的情况下，电网可允许带故障继续供电一段时间(小于2小时)，因此供电可靠性比较高。但为了防止出现非故障相在绝缘状况变差的情况下，进一步发展成为两相或三相短路的更严重故障，应该设法避免单相接地方式下的长期运行。由于流经故障点的电流为所有非故障线路电容性电流的总和，且当电网进行扩容时此电流值还会增加。当接地电流大于10A而小于30A时，有可能产生不稳定的间歇电弧，且在中性点不接地的电网中出现间歇电弧的概率是很大，从而导致接地点灭弧困难，系统也可能因此出现弧光过电压，应该设法避免。此外，还有间歇性电弧、线路谐振等问题，都是应该考虑的。 2.1.2暂态电流计算及分析
以上所分析的都是系统发生单相短路后的稳态情况，但是实际情况中，系统发生短路时是有一个过渡过程的。以下着重分析短路时的暂态过程。当电力系统中发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障相对地电压升高，因此可以将暂态电容电流看成是如下两个电流之和。
(1)由于故障相电压突然降低而引起的故障相放电电容电流，它通过母线流向故障点，放电电流衰减得很快，其振荡频率高达数千赫兹，振荡频率主要决定于电网中的线路参数，故障点的位置以及过渡电阻的数值。
(2)由非故障相相电压突然升高而引起的非故障相充电电容电流，它通过电源、故障点成回路。由于整个流通回路的电感较大，因此，充电电流衰减较慢，振荡频率也较低，仅为几百赫兹。在过渡过程中,由于输电线路的自身的电阻与电感对短路电流的性质和大小影响较大,所示此时应将线路电阻与电感置于电路图内。即短路时的等效电路如图2.7所示。
图2.7考虑输电线路自阻抗的不接地系统单相短路等效暂态电路
图2.8不接地系统单相短路等效诺顿电路
利用诺顿定理[7] ，可将图2.7等效为图2.8。图2.8是三个独立电流源与四条支路的并联电路。电流源的大小分别为 、 、 。其中
为单相线路的总导纳。假定电源和三相线路参数均对称，则可再将图2.8等效为图2.9，再进一步等效为图2.10。