一、中性點不接地系統的單相接地分析
中性點不接地系統任何一相(如C相)接地時,如下圖所示,接地相對地電壓為零(U dC =0),接地相對地電容電流也是零(I cC =0)。此時中性點電位不再是零,對地產生電位,不接地相(A、B相)對地電壓就是對C相的電壓,即線電壓(U dA 、 U dB ),如下圖(b)所示。
現以C相金屬性接地為例,簡要分析如下:
1、單相(C相)接地故障時,可寫出下列電壓方程式:
U 0 +U C =-U C +U C =U dC =0,故有U 0 =-U C 。式中U0為中性點對地電壓,UC為C相電源電壓。
上式表明,當發生C相金屬性接地時,中性點的對地電位不再是零,而變成了-U C 。于是A、B相的對地電壓相應地為:
U dA =U 0 +U A =-U C +U A ,U dB =U 0 +U B =-U C +UB
上式中各量的向量關系如上圖(b)所示。未接地的A、B兩相對地電壓升高到相電壓的√3倍,即A、B兩相的對地電壓等于線電壓。
2、在中性點不接地的三相系統中,當一相接地后,各相間的電壓大小和相位沒有變化,電壓的對稱性沒有變化,因此這樣的三相系統,一點接地后還可繼續運行一段時間。
3、A、B兩相對地電壓升高到相電壓的√3倍,這兩相的對地電容電流也相應地增大√3倍,即I' CA =I' CB =√3I' C0 ,其中I C0 =ωCU φ 。因C相接地,故C相對地電容被短接,C相對地電容電流變為零,此時經過C相接地點流入地中的電容電流(即接地電流)不再是零,而是
I C =-(I CA +I CB )。
如上圖所示,A相的電容電流ICA超前UdA90?, B相的電容電流ICB超前UdB90?。經過向量相加,可知絕對值為:
I C =3ωCU φ (A)。式中Uφ為系統的相電壓,V;ω為角頻率,ω=2πf;C為一相對地電容,F。
從以上公式可知,單相接地時,通過接地點的電容電流為未接地時每一相對地電容電流的√3倍。
二、中性點不接地系統單相接地的后果
1、未接地兩相對地電壓升高到相電壓的√3倍,即等于線電壓,所以在這種系統中,相對地的絕緣水平應根據線電壓來設計。
2、各相間的電壓大小和相位仍然不變,三相系統的平衡沒有遭到破壞,因此可以繼續運行一段時間,這是此種系統的最大優點,但不允許長期接地運行,尤其是發電機直接供電的電力系統,因為未接地相對地電壓升高到線電壓,一相接地運行時間過長可能造成兩相短路。所以在這種系統中,一般應裝設絕緣監視或接地保護裝置,當發生單相接地時,應及時發出信號,使值班人員迅速采取措施,盡快消除故障。一相接地時,系統允許繼續運行的時間最多不得超過2h。
3、一相接地時,接地點通過的電流為電容性的,其大小為原來相對地電容電流的3倍,這種電容電流不易熄滅,可能在接地點引起“弧光接地”,周期性地熄滅和重新發生電弧。“弧光接地”的持續間歇電弧較危險。可能引起線路的諧振現象而產生過電壓,損壞電氣設備或發展成為相間短路。這種系統中接地電流大于5A時,發電機、變壓器和電動機都應裝設動作于跳閘的接地保護裝置。
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