单相接地时零序电流电压分析

1、下面对系统单相接地时，零序电流与电压之间的关系做简单的分析:将某用电系统简化为上图：（将所有正常回路简化为第一条回路，假定第二条回路出现接地故障,零序CT安装位置如图中1、2）下面就分别对第三条回路存在或不存在接地故障情况下，电压及对地电容电流进行分析。对该系统电压情况分析如下：一、在正常情况下一次电压，二次电压（测量、开口三角）关系如图：UA(向量)与Ua(向量)、Ua0(向量)；UB(向量)与Ub(向量)、Ub0(向量)；UC(向量)与Uc(向量)、Uc0(向量)；方向分别相同 在测量线圈中变比为：UAUa=UBUb=UCUc=600031003=60即一二次侧电压比为60，即如果系统线电

2、压为6000V,则在每一测量PT的二次线圈中电压为1003 V，两相之间的电压为100V在开口三角线圈中变比为：UAUa0=UBUb0=UCUc0=600031003=603即一二次侧电压比为603，即如果系统线电压为6000V,则在每只PT的开口三角二次线圈中电压为1003 V， UL0(向量)=Ua(向量)+ Ub(向量) +Uc(向量)= Umsint+Umsin(t+120)+Umsin(t+240)=Umsint+sintcos120+costsin120+sintcos240+costsin240= Umsint-12sint+32cost-12sint-32cost=0用向量图的

3、形式表示如下，由上图也可以看出系统正常时开口三角UL0(向量)为0二、如果C相保险熔断，那么UC(向量)=0，有UL0(向量)= Ua0(向量)+ Ub0(向量)=Um sint+sin(t+120) = Um sint+sintcos120 +cost sin120 = Um 12sint+32cost=-Umsintcos(-120) +cost sin(-120） =-Umsin（t-120）=Uc0（向量）用向量图的形式表示如下，可以看出此时开口三角电压与相电压大小相等，方向相反。即有：一相保险熔断（无论高压侧低压侧）开口三角电压约为33.3V同理可知：如果一相保险熔断（无论高压侧低压

4、侧），开口三角电压与该相二次电压大小相等，方向相反。电压约为33.3V如果两相保险熔断（无论高压侧低压侧），开口三角电压与正常相二次电压大小相等，方向相同。电压约为33.3V三、如果存在一相金属性接地（假设为C相金属性接地）则有：UA(向量)=UAC(向量)=UA(向量)-UC(向量)UB(向量)=UBC(向量)=UB(向量)-UC(向量)UA(向量)=UAC(向量)=UA(向量)-UC(向量)=UM sint-sin（t-120 ）=UMsint-sintcos120+costsin120= UM 32sint+32cost= 3UM 32sint+12cost= 3UM sintcos30

5、+costsin30 = 3UMsin(t+30)UB(向量)=UBC(向量)=UB(向量)-UC(向量)= UM sin(t+120)-sin（t-120 ）= 3UMcost= 3UM sintcos90+costsin90 = 3UMsin(t+90)用向量图的形式表示如下，由三角函数的推导过程及向量图均可以看出，此时A相、B相相电压增大为原来的3倍，即升高到了线电压，而A相电压方向变为滞后原来的相电压，B相电压方向变为超前了原来的B相电压300，此时PT二次侧A相、B相电压也相应增大为原来的3倍，且其方向分别与UA（向量）,UB（向量）相同。此时，开口三角电压为UL0=Ua（向量）+U

6、b(向量)=3Umsin(t+30)+sin(t+90).=3Umsintcos30+costsin30+sintcos90+costsin90=3Um32sint+12cost+cost=3Um12sint+32cost=3Umsintcos60+costsin60=3Umsin(t+60)由三角函数的推导结果及向量图均可以看出，此时开口三角电压与原来的C相电压方向相反，大小为其正常值的3倍即3 1003 V=100V对该系统电容电流情况分析如下：一、所谓的对地电容，实际上是导体对电缆半导体、屏蔽层及钢铠的电容。IA容向量=UA(向量）XA容IB容向量=UB(向量）XB容IC容向量=UC(向

7、量）XC容其中XA(容)XB(容)XC(容)=X(容)零序互感器中流过的电容电流是三相导体对地电容的矢量和。正常情况下，每相电容电流幅值大致相等，方向滞后于产生它的电压90度，即三相电容电流大小相等，方向互差120度。其矢量和为0.出现单项金属性接地后，整个系统中的C相对地电压变为0，C相导体与“地”之间没有电压，也就不存在电容电流，此时零序互感器在流过的电流是B、C两相电容电流的矢量和。又有容性电流与产生它的电压在方向上超前90度。非故障回路中德电容电流值为I容向量=IA容向量+IB容向量=3UMsin(t+30-90)XA(容）+3UMsin(t+90-90)XB(容）=3UMX(容） sin（t-60)+sint=3UMX(容） sintcos60-costsin60+sint=3UMX(容）12 sint-32cost+sint=3UMX(容）32 sint-12cost=3UMX(容） sintcos30-costsin30=3UMX(容）sin(t-30)用向量图的形式表示如下，由以上分析可以看出：C相发生单相接地时，非故障回路的零序互感器测得的是该回路上A、B两相电容电流的矢量和。其大小为系统正常时该回路每相导体对地电容电流的3倍，方向超前UA（向量）30度，而由前面的分析