中性点不接地系统的单相接地分析

一、中性点不接地系统的单相接地分析

中性点不接地系统任何一相(如C相)接地时，如下图所示，接地相对地电压为零(U dC =0)，接地相对地电容电流也是零(I cC =0)。此时中性点电位不再是零，对地产生电位，不接地相(A、B相)对地电压就是对C相的电压，即线电压(U dA 、 U dB )，如下图(b)所示。

现以C相金属性接地为例，简要分析如下：

1、单相(C相)接地故障时，可写出下列电压方程式:

U 0 +U C =-U C +U C =U dC =0，故有U 0 =-U C 。式中U0为中性点对地电压，UC为C相电源电压。

上式表明，当发生C相金属性接地时，中性点的对地电位不再是零，而变成了-U C 。于是A、B相的对地电压相应地为:

U dA =U 0 +U A =-U C +U A ，U dB =U 0 +U B =-U C +UB

上式中各量的向量关系如上图(b)所示。未接地的A、B两相对地电压升高到相电压的√3倍，即A、B两相的对地电压等于线电压。

2、在中性点不接地的三相系统中，当一相接地后，各相间的电压大小和相位没有变化，电压的对称性没有变化，因此这样的三相系统，一点接地后还可继续运行一段时间。

3、A、B两相对地电压升高到相电压的√3倍，这两相的对地电容电流也相应地增大√3倍，即I' CA =I' CB =√3I' C0 ，其中I C0 =ωCU φ 。因C相接地，故C相对地电容被短接，C相对地电容电流变为零，此时经过C相接地点流入地中的电容电流(即接地电流)不再是零，而是

I C =-(I CA +I CB )。

如上图所示，A相的电容电流ICA超前UdA90⁰， B相的电容电流ICB超前UdB90⁰。经过向量相加，可知绝对值为:

I C =3ωCU φ (A)。式中Uφ为系统的相电压，V；ω为角频率，ω=2πf；C为一相对地电容，F。

从以上公式可知，单相接地时，通过接地点的电容电流为未接地时每一相对地电容电流的√3倍。

二、中性点不接地系统单相接地的后果

1、未接地两相对地电压升高到相电压的√3倍，即等于线电压，所以在这种系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

2、各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此可以继续运行一段时间，这是此种系统的最大优点，但不允许长期接地运行，尤其是发电机直接供电的电力系统，因为未接地相对地电压升高到线电压，一相接地运行时间过长可能造成两相短路。所以在这种系统中，一般应装设绝缘监视或接地保护装置，当发生单相接地时，应及时发出信号，使值班人员迅速采取措施，尽快消除故障。一相接地时，系统允许继续运行的时间最多不得超过2h。

3、一相接地时，接地点通过的电流为电容性的，其大小为原来相对地电容电流的3倍，这种电容电流不易熄灭，可能在接地点引起“弧光接地”，周期性地熄灭和重新发生电弧。“弧光接地”的持续间歇电弧较危险。可能引起线路的谐振现象而产生过电压，损坏电气设备或发展成为相间短路。这种系统中接地电流大于5A时，发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。