中性点不接地系统发生单相接地时向量分析

中性点不接地系统单相接地时的向量分析为了熟悉不接地电网的零序保护，需要首先熟悉这类电网发生单相接地故障时电压、电流零序分量的特点。下面着重介绍单相接地时稳态电容电流的特点。下面图a示出最简单的中性点不接地网，图中表示负荷是断开的，因为单相接地时三相的相线电压和负荷电流仍然对称，所以不考虑负荷电流，不会影响分析的结果。正常运行情况下，各相对地有相同的电容0C（用集中参数表示），在相电压的作用下，每相都有一超前电压90°的电容电流流入地中，并三相电容电流之和为零，中性点对地无电压，因为电容电流很小，其在线路上产生的电压降可以忽略不计，故可以认为各相电压均与各相电势相等，电压、电流向量图如图b所示。发生单相（例如A相）金属性接地时，若忽略较小的电容电流产生的电压降，则电网中各处故障相的对地电压都变为零。于是A相对地电容被短接，只有B相和C相对地电容中还存在电流，此时中性点对地电压上升为相电压（－aE），非故障相的对地电压变为线间电压（升高3倍），其向量关系图如下图c。这时三相对地电压可分别写为：AU＝0，BU=BAU=ABEE＝3AE0150je，CU=CAU=CE-AE=3AE0150je，由于相电压和电容电流的对称性已破坏，因而出现了零序电压和零序电流，因为AU＝0，所以零序电压03U=BU＋CU＝－3AE，即等于故障相正常电势的三倍，则相位与之相反。在BU和CU的作用下，在两非故障相及其对地电容中出现超前电压90°的电流，BI＝CBjXU－=BU0jWC，CI＝CCjXU－=CU0jWC，其有效值为BI＋CI=3XU0WC,XU为相电压的有效值，从故障点流回的电流即零序电流为：03I＝-(BI+CI)＝－（BU＋CU）0jWC。式中负号表示零序电流与通常规定的电流方向相反，因为BU＋CU＝－3AE，所以故障点的零序电流有效值为03I＝3XU0WC,其大小是正常运行时每相对地电容电流的三倍，其相位落后于零序电压90°。