中性点不接地系统零序电流方向判定及应用

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1、檵檵殝檵檵殝檵檵檵檵檵殝技术进步中性点不接地系统零序电流方向判定及应用孙建忠(上海炼安工业设备安装有限公司，201512)摘要:中性点不接地系统发生单相接地故障时，故障电流只是各元件对地电容所流过的电流。通过分析电容电流的分布情况及其系统电压的变化，对取得的零序电流和零序电压的幅值及方向进行判定，可以确保接地故障检测元件对方向能正确识别。此外还介绍了继电保护在系统中的应用，并针对系统保护存在的薄弱环节提出了解决方案。关键词:中性点不接地系统单相接地零序方向判定应用文章编号:1674－1099(2014)0

2、1－0036－06中图分类号:TM133文献标识码:A中性点不接地系统发生单相接地故障时，其优点是不形成短路回路，通过接地点的电流仅为接地电容电流，系统可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路，因而大大提高了供电可靠性;但其缺点也非常明显，会产生弧光重燃过电压，所以对系统绝缘水平的要求较高［1］。中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)10kV/6kV系统基本以中性点不接地方式运行，这些系统大部分已运行超过20年。由于电缆终端头或电缆中间接头的老化、电机长时间或周期性过热致绝缘状况恶化等因素，

3、上海石化近期多次出现中性点不接地系统在运行期间发生单相接地故障。发生的故障中，由于接线错误，造成了高压电动机开关错误跳闸，或由于在零序电流方向设置方面的不完善，系统保护启动后因发生误报、不报等错误信息，加大了故障判断的难度，延长了故障处理的时间，这对于系统非故障相长时间处在线电压运行带来隐患(如极易扩大事故范围等)，或因绝缘长时承压对系统日后的运行埋下隐患。中性点不接地系统发生单相接地时，故障电流只是各元件对地电容所流过的电流，数值较小，采用零序电流互感器(TA)并使用符合灵敏度要求的接地故障检测元件，依

4、据电流、电压量输入，这样的灵敏接地故障保护可以实现零序电流和零序电压接地故障检测、接地选相、接地方向判定等功能。本文着重对零序电流方向保护原理进行分析，并举例介绍中性点不接地系统单相接地的继电保护应用及系统改进。1零序电压和零序电流中性点不接地的三相系统在正常运行时，A、B、C三相电源相电压UA、UB、UC是对称的，电源中性点的电压为零。导线全长都分布了电容，假定各相导线对地的电容是相等的，故各相所流过的电容电流也是对称的。1.1零序电压的变化当中性点不接地系统发生单相接地故障时，零序电压将发生明显变化

5、，具体见图1，2。ICA、ICB–A相、B相电源对地电容电流;IC–接地点K流过的A相、B相电容电流之和;U0－中性点对地电压图1中性点不接地系统单相接地接线情况收稿日期:2013－09－29。作者简介:孙建忠，男，1974年出生，1994年毕业于上海石油化工学校石油化工电气化专业，工程师，现为项目副主管，从事生产管理工作。UKA、UKB–A相、B相电源对地电压图2中性点不接地系统的单相接地向量图当C相在K点发生金属性接地时，三相电源对地电压分别为:UKC=01.2零序电流的变化在实际运行中，电力网中有

6、电源及多条线路，当发生单相接地故障时，电容电流的分布如图3所示。电源和每条线路均有对地电容存在，以CG、CⅠ、CⅡ和CⅢ等集中电容来表示。在线路Ⅲ上C相的K点发生单相接地故障后，如果忽略了负荷电流和电容电流在线路阻抗上的压降，则全系统C相对地电压均为零，从而C相对地的电容电流亦为零。(1)非故障线路由图3可见:在非故障线路I上，C相电流为零，A相和B相中流过其自身的电容电流为ICAⅠ和ICBⅠ，因此在该线路始端所反应的零序电流I0Ⅰ为:3I0Ⅰ=ICAⅠ+ICBⅠ(3)当电力网中线路有多条时，上述结论适用

7、于每一条非故障线路。(2)电源侧线路UKA=U0+UA=－UC+UA=槡3UCe－j150°}(1)电源G的A相和B相也有对地电容电流ICAG和ICBG，由图3可见:在电源的出线端各线路UKB=U0+UB=－UC+UB=槡3UCe式中:U0———中性点对地电压。故障点K的零序电UK0为U=1(U+U+U)K03ABCj150°的电容电流由于从电源的C相流入后又分别从A相和B相流出，因此，相加后相互抵消，而只余电源自身的电容电流，见式(4)。3I0G=ICAG+ICBG(4)(3)故障线路=1(U

8、3KA+UKB)=－UC(2)对于故障线路Ⅲ，接地点K流回全系统A相图3单相接地时电容电流的分布情况和B相对地电容电流的总和，其值为:IC=(ICAⅠ+ICBⅠ)+(ICAⅡ+ICBⅡ)+(ICAⅢ+ICBⅢ)+(ICAG+ICBG)(5)接地点的电流要从C相流回电源，因此，从C相流出的电流为ICⅢ=－IC，这样，从故障线路Ⅲ始端流过的零序电流为:3I0Ⅲ=ICAⅢ+ICBⅢ+ICⅢ=ICAⅢ+ICBⅢ－［(ICAⅠ+