（安阳钢铁集团冶金设计有限责任公司 455004）
摘要：目前，市场上对如何选用小电流接地选线装置不明确，本文通过中压配电系统单相接地故障分析，希望能够抛砖引玉让更多人了解小电流接地选线装置并应用到实际生产中。
关键词：中压配电系统；单相接地；小电流接地选线
1.概述
中压配电系统故障分为相间短路和单相接地，相间短路又分为三相短路和两相短路。相间短路称为金属短路或永久性短路，短路电流比较大，危害也大，继电保护必须可靠、迅速而有选择性将故障切除。单相接地故障的故障电流随配电系统中性点接地方式不同有很大差别。电源中性点不接地以及经大电阻或消弧线圈接地的配电系统，发生单相接地故障后，由于没有形成回路，接地故障电流为对地电容电流一般比较小，可继续运行一定时间，但应有报警，以便及时查找故障。电源中性点直接接地的配电系统发生单相接地故障后，接地相经过大地与电源中性点形成回路，故障电流为短路电流就比较大，继电保护应可靠、迅速而有选择性将故障切除。
2.电源中性点不直接接地配电系统单相接地故障分析
我国目前6～10kV配电系统为小电流接地系统，其电源中性点有不接地、经大电阻或消弧线圈接地三种方式。正常运行时三相对地电容电流大小相等，相位各落后于相电压90度，电容电流分布与相量图。见图1。
当发生单相接地故障时，电源中性点对地电位升高为相电压，故障相电位接近或等于地电位，其它两相对地为升高为线电压，其值为相电压的√3倍。各相之间的电压大小和相位均无变化，仍然对称，这是电源中性点不接地配电系统发生单相接地之后仍可运行一段时间的主要原因，一般规定为1到2小时。
由图1可知发生单相接地后三相电压计算公式为：
Ua＝Ea－Ea＝0
Ub＝Eb－Ea＝√3×Ea×e－j150°
Uc＝Ec－Ea＝√3×Ea×e＋j150°
电容电流分布见图2，向量图见图3。
图中：1—电缆头2—电缆金属外壳3—电缆头接地线TAN—零序电流互感器
KA—电流继电器I1～I6—通过线路对地分布电容C1～C6的接地电容电流
图2为电源中性点不接地配电系统单相接地保护原理分析示意图。发生单相接地故障后，零序电流互感器TAN1检测到单相接地故障电流后，驱动继电器KA发出报警或跳闸信号。
由于接地相电压对地降为零，非接地相对地电压升高√3倍，非接地相对地电容电流比正常运行状态下也就升高√3倍，假设A相接地，A相对地电容电流为零；B相与C相对地电容电流分别为：
Ib＝jωC0Ub＝j×√3×ω×C0×Ea×e－j150°
Ic＝jωC0Uc＝j×√3×ω×C0×Ea×e＋j150°
从接地点流回电源的接地电流数值上为其它两相对地电容电流之向量和：
IE＝－IA＝IB＋IC＝j×ω×C0×（Ub＋UC）＝－j×3×ω×C0×Ea
此时母线上的零序电压为：
U0＝1/3（UA＋UB＋UC）＝－Ea
三相线路的零序电流为：
I0＝1/3（IA＋IB＋IC）＝0
当母线上有若干回路引出时，每回路出线均有对地电容存在，各回路均有对地电容电流流入接地点，其数值为各回路其它两相对地电容电流之向相和：
3I0＝IB＋IC＝－j×3×ω×C0×Ea
流入接地点的总的接地电流为：
假设A相接地，对地电容
电流为：
Idc＝√3×Ibc＋√3×Icc
＝√3×（Ibc＋Icc）
＝√3×（COS30°×Ibc
＋COS30°×Icc）
＝√3×（√3／2×Ibc
＋√3／2×Icc）
＝√3×√3×Ibc
＝3×Ib由以上分析可知，电源中性点不接地的配电系统发生单相接地时有以下三个特点。
（1）发生接地相对地电压降为零，非接地相对地电压升高为线电压，即为相电压的√3倍。
（2）单相接地后，三相间电压（线电压）大小不变，仍然对称，电源中性点不发生漂移。
（3）有多回路引出线时，非故障相上零序电流（3Io）大小等于线路本身各相对地电容电流之向量和，其方向为由母线指向线路，故障相上零序电流（3Io）大小等于所有非故障相线路各相对地电容电流之向量和，其方向由线路指向母线，并落后于零序电压90度。
3.供电电源中性点不直接接地配电系统单相接地小流接地选线装置
供电电源中性点不直接接地的配电系统相间发生短路故障，短路电流较大，电流保护动作后可将故障回路切除。当发生单相接地故障时，单相接地故障相的电容电流虽然有所增加，但其值比较小，很难使过电流保护动作。发生单相接地故障后，如果需要检测出是那一路发生单相接地故障，并发出报警或跳闸信号，就需要选用零序电流互感器或由三个电流互感器组成的零序电流滤序器以及配套的电流继电器进行报警，也可以选用微机型小电流接地选线装置进行报警或跳闸。
零序电流互感器应用于电缆出线。在正常运行以及发生三相或相间短路时，穿过零序电流互感器的各相导线中的电流在铁芯中产生的磁通的向量和为零，二次绕组中没有感应电动势，也就不会产生感应电流。当发生单相接地时，单相接地回路对地电容电流增加，方向也发生变化，铁芯中产生的磁通向量和不为零，二次绕组中就会感应电流。在发生单相接地故障后，三个电流互感器副边电流的向量和不为零。
4.结语
综上所述：在每个回路安装零序电流互感器后，可选用微机型小电流接地选线装置，直接找出单相接地回路，不再需要逐路拉闸查找单相接地故障。
参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册》中国航空工业规划设计研究院等编
[2]《工厂供电系统继电保护及自动装置》王建南主
作者简介：
刘建文（1978.8）男，河南武陟人，焦作工学院学士，工程师，主要工作：高低压电气设计。
论文作者:刘建文
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
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