摘要：故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，且系统绝缘又是按线电压设计的，所以系统允许短时运行而不切断故障设备，提高了供电可靠性，这也是小电流接地系统的最大优点。但是，若发生单相接地故障后电网长时间运行，特别是发生间歇性电弧接地时，接地相对地电压可能升高到几倍相电压，会严重影响危及供电系统电气设备和线路的安全可靠运行，甚至发展成短路.火灾爆炸.系统断电等恶性电气事故。
关键词：供电系统；接地故障；处理
引言
由于线路的绝大部分故障为单相接地故障，而且很多是瞬时性的，所以，小电流接地系统可以极大地提高供电的可靠性。但小电流接地系统发生单相接地故障时，容易引起过电压，系统绝缘受到威胁，容易扩大为相间短路。因此，应尽快找到故障线路，尽快排除故障。传统的方法是采用逐条线路拉闸的方法判断故障线路，当故障线路被拉断时，接地故障指示将消失。
1.低压供电系统的接地方式及特点
1.1 TT 方式供电系统
TT 系统中，第一个符号 T 表示低压系统电源中性点直接接地;第二个符号 T 表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部分与大地直接连接(保护接地)， 而与系统如何接地无关，在 TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，如图 1所示。
图 1 TT 系统接线方式 1
TT 供电系统的特点如下:
(1) 当电气设备的金属外壳带电(相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电)时， 由于有接地保护， 可极大减少触电的危险性。但低压断路器(自动开关)不一定能跳闸， 造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。
(2) 当剩余电流电流较小时，熔断器不一定能熔断， 所以还需要剩余电流保护器做保护。
1.2 TN 方式供电系统
TN 供电系统是将电气设备的金属外壳与中性线相接的保护系统， 称作接零保护系统。这种供电系统的特点如下:
(1) 当设备出现外壳带电时， 接零保护系统能将剩余电流上升为短路电流， 该电流很大， 实际就是单相对地短路故障， 熔断器的熔丝会熔断， 低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸， 使故障设备断电， 比较安全。
(2) TN 系统节省材料、 工时， 在我国和其他许多国家得到广泛应用。TN 方式供电系统中，根据其地线与中性线是否分开分为 TN- C、 TN- S和 TN- C- S 三种。
2.电源中性点不直接接地配电系统的单相接地故障与保护
目前6～10kV与35kV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。
图2 中性点不接地系统单相接地电容电流分布与相量图
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3单相接地时接地电容电流分布与单相接地保护原理分析示意图
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 ＝jωC0 Ub ＝j×√3×ω×C0×Ea×e－j150°
Ic ＝jωC0 Uc ＝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：
＝√3×（Ibc＋Icc）
＝√3×（COS30°×Ibc
＋COS30°×Icc）
＝√3×（√3／2×Ibc
＋√3／2×Icc）
＝√3×√3×Ibc
＝3×Ib
3 结束语
低压供电系统接地关系到各方安全，在实际应用过程当中需要引起各方人员的特别关注与重视。在当前技术条件支持下，常见的低压供电系统接地方式包括TT、TN-C、TN-S以及TN-C-S这几种接地类型。实践应用中需要结合低压供电系统实际情况，选取最为合理的接地型式。
参考文献：
[1]粱玉振,郝海燕,兰征.论述配电系统采用共用接地的优点及注意事项[J].治黄科技信息 2013(04)178.
[2]胡霞,黄体栋.油田低压配电系统保护接地和保护接零[J]中国科技博览,2013(22)168.
论文作者:李健民
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/8
标签：电流论文; 供电系统论文; 单相论文; 故障论文; 系统论文; 电容论文; 相电压论文; 《防护工程》2018年第21期论文;