首页 理论教育中性点直接接地系统三相接地短路故障分析

中性点直接接地系统三相接地短路故障分析

2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】：中性点直接接地系统发生三相接地短路故障时的电路如图3-5所示。由图可得A相工频恢复电压UprA为一般情况下，X1=X2；若X0=3X1，则有即在中性点直接接地系统中发生三相接地短路故障时的首开相系数为1.3。如果出现三相短路，则各项工频恢复电压的情况与中性点不直接接地系统中三相短路故障的分析结果相同，即首相开断系数仍为1.5。

我国220kV及以上电力系统，包括部分110kV电力系统，采用中性点直接接地方式。中性点直接接地系统发生三相接地短路故障时的电路如图3-5所示。

与上述中性点不直接接地系统的三相短路分析相同，由于三相电流不同时过零，电弧不能同时熄灭。设A相电流先过零，电弧熄灭，应用对称分量法，可以得到首开相的工频恢复电压UprA，也即图3-5中的Ua。

978-7-111-33929-8-Chapter03-19.jpg

图3-4 三相短路故障开断时的电压、电流变化曲线（t=0时，三相触头分开，产生电弧）

假定每相正序、负序和零序的电抗为X1、X2与X0；每相的正序电压和正序电流为Ua1、Ia1、Ub1、Ib1、Uc1、Ic1；每相的负序电压和负序电流为Ua2、Ia2、Ub2、Ib2、Uc2、Ic2；零序电压和零序电流为U0、I0。

978-7-111-33929-8-Chapter03-20.jpg

图3-5 中性点直接接地系统的三相接地短路故障

A相电弧熄灭后，三相电路的情况如下：

IA=0，Ub=0，Uc=0

应用对称分量法，得

978-7-111-33929-8-Chapter03-21.jpg

式中a=-0.5+j0.866；

a2=-0.5-j0.866。

由式（3-1）可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-22.jpg

978-7-111-33929-8-Chapter03-23.jpg、978-7-111-33929-8-Chapter03-24.jpg和978-7-111-33929-8-Chapter03-25.jpg分别可由图3-6中得出。

978-7-111-33929-8-Chapter03-26.jpg

图3-6 计算978-7-111-33929-8-Chapter03-27.jpg、978-7-111-33929-8-Chapter03-28.jpg和978-7-111-33929-8-Chapter03-29.jpg的电路图

由于A相电弧熄灭后，IA=0，则

978-7-111-33929-8-Chapter03-30.jpg

根据式（3-1a）和式（3-2）可得出图3-7电路图。由图可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-31.jpg

A相工频恢复电压UprA为

978-7-111-33929-8-Chapter03-32.jpg

一般情况下，X1=X2；若X0=3X1，则有

978-7-111-33929-8-Chapter03-33.jpg

即在中性点直接接地系统中发生三相接地短路故障时的首开相系数为1.3。

978-7-111-33929-8-Chapter03-34.jpg

图3-7 计算U0、Ua1、Ua2的电路图

A相电弧熄灭后，B、C两相中的短路电流978-7-111-33929-8-Chapter03-35.jpg与978-7-111-33929-8-Chapter03-36.jpg也可应用对称分量法得出，由图3-7可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-37.jpg

若X1=X2，X0=3X1，则

978-7-111-33929-8-Chapter03-38.jpg

同理可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-39.jpg

A相电流过零，电弧熄灭的相量图如图3-8所示。

由图3-8可知，A相电弧熄灭后，C相电流经76°角（4.22ms）后，电流过零，电弧熄灭。下面再分析C相电弧熄灭时的工频恢复电压UprC，即图3-5中的Uc。

C相电弧熄灭时的三相电路如图3-9所示。此时978-7-111-33929-8-Chapter03-40.jpg，978-7-111-33929-8-Chapter03-41.jpg，978-7-111-33929-8-Chapter03-42.jpg。

978-7-111-33929-8-Chapter03-43.jpg

图3-8 A相电弧熄灭的相量图

978-7-111-33929-8-Chapter03-44.jpg

图3-9 C相电弧熄灭时的三相电路

应用对称分量法，可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-45.jpg

利用式（3-6）又可得到

978-7-111-33929-8-Chapter03-46.jpg

所以

978-7-111-33929-8-Chapter03-47.jpg

978-7-111-33929-8-Chapter03-48.jpg

图3-10 计算Ub1、Ub2、U0与Ib1、Ib2、I0的电路图

由于978-7-111-33929-8-Chapter03-49.jpg，则

978-7-111-33929-8-Chapter03-50.jpg

由式（3-6）、（3-7）可得出图3-10的电路图。由图可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-51.jpg

978-7-111-33929-8-Chapter03-52.jpg

C相工频恢复电压为

978-7-111-33929-8-Chapter03-53.jpg

若X1=X2，X0=3X1，由式（3-9）可得

978-7-111-33929-8-Chapter03-54.jpg

即C相工频恢复电压为相电压的1.25倍，较首开相的1.3倍稍小。

C相开断后，B相的短路电流可由式（3-7）与式（3-8）中得出

978-7-111-33929-8-Chapter03-55.jpg

978-7-111-33929-8-Chapter03-56.jpg落后978-7-111-33929-8-Chapter03-57.jpg角，相量图如图3-11所示。由图可知，B相短路电流再经过44°角（2.44ms）后电流过零，电弧熄灭。

B相熄灭后，由于三相接地短路故障全部切除，显然B相的工频恢复电压即为相电压Up，比先前开断的两项都低。

三相接地短路故障时各项短路电流的开断次序如图3-12所示。有关工频恢复电压及燃弧时间的数据见表3-2。

978-7-111-33929-8-Chapter03-58.jpg

图3-11 C相电弧熄灭时的相量图

978-7-111-33929-8-Chapter03-59.jpg

图3-12 三相接地短路故障时的短路电流

表3-2 工频恢复电压与燃弧时间

978-7-111-33929-8-Chapter03-60.jpg

中性点直接接地系统中，由于额定电压高，相间绝缘距离大，一般不会出现三相短路的情况。如果出现三相短路，则各项工频恢复电压的情况与中性点不直接接地系统中三相短路故障的分析结果相同，即首相开断系数仍为1.5。

有关现代高压电器技术的文章

  • 中性点未直接接地的三相短路故障 中性点未直接接地的三相短路故障

    我国63kV及以下的电力系统包括部分110kV电力系统都采用中性点不直接接地方式。这种系统可能出现三相不接地短路和三相接地短路两种情况。三相短路电流、、分别落后于相电压、、90°。由此可见，开断三相短路故障的困难和关键在于首开相。三相短路故障开断时的工频恢复电压、短路电流的变化情况如图3-4所示。......

    2023-07-02

    详细阅读
  • 故障短路类型及原因分析 故障短路类型及原因分析

    三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路，其他几种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。此外，运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障。对于大多数系统来说，三相短路（接地）故障时的短路电流在各种故障条件中是最大的，但在X0＜X1的直接接地方式的系统中，也有单相接地电流大于三相短路电流的情况。......

    2023-07-02

    详细阅读
  • 中性点非直接接地电网零序电流保护方案 中性点非直接接地电网零序电流保护方案

    目前，还没有很完善的中性点非直接接地电网接地保护。通过对零序电流与零序功率方向的综合判断来确定故障线路。在单相接地时启动选线功能。该方法需要收集各条出线的零序电流与母线的零序电压。......

    2023-06-24

    详细阅读
  • 三相系统短路时的电动力分析 三相系统短路时的电动力分析

    若，当φ=φ-105°，ωt=π时，A、C相导体受到的最大电动斥力为-2.65F0；B相导体受到的最大吸力和斥力值相同，达到最大值的时刻不同，其值为±2.8F0，发生在φ=φ-45°，ωt=π时。对于等边三角形布置的三相导体，如令短路电流的衰减系数，则A相导体最大电动力发生在φ=φ-90°时，其变化规律为B相、C相导体与A相导体受力相同，只是时间、空间相位不同。......

    2023-06-30

    详细阅读
  • 同步发电机三相短路的物理分析 同步发电机三相短路的物理分析

    2．突然三相短路的物理分析如果同步发电机定子回路突然三相短路，由于外接电抗的骤然减小，定子基频电流突然增大，相应的电枢反应磁链将突然增大，使稳态运行时电机内部的电磁平衡关系遭到破坏。设励磁绕组正常运行时励磁电流为if［0］，当同步发电机定子回路突然三相短路，由于定子回路外接阻抗的骤然减小，定子电流将产生同步频率的电流增量Δiω，由于Δiω是有源的，它是强制分量。......

    2023-06-15

    详细阅读
  • 解决汽车接地不良故障 解决汽车接地不良故障

    此种情况说明接地点接触不良或仪表的供电不足。查看该车的电路图，发现刮水器电路和里程表电路共用一个接地点，而且在接地位置上加装了防盗喇叭的接地线，由于接地螺栓没有紧固，从而导致上述故障。如果控制模块接地不良，会造成计算机程序絮乱，并输出错误的指令，进而引发多个故障。这种现象说明某处可能接地不良，发动机控制线路的电阻过大。......

    2023-08-30

    详细阅读
  • 定子绕组短路故障的原因排查 定子绕组短路故障的原因排查

    (一) 定子绕组端部绝缘缺陷发电机定子绕组短路故障主要指相间短路,而相间短路故障又主要是由于定子绕组端部绝缘有缺陷而造成的。定子绕组端部绝缘制造工艺质量差所导致的先天性绝缘缺陷是造成定子绕组端部短路故障的根本原因。这两次事故主要是由定子线棒接头漏水所引起的。例如,某发电厂的#1发电机于1987年10月2日发生相间短路事故。......

    2023-06-27

    详细阅读
  • 铁芯多点接地故障的处理方法 铁芯多点接地故障的处理方法

    有的单位采用兆欧表对电容器充电再放电的方法,也收到良好的效果。图1-41兆欧表对电容充放电原理接线图图1-42铁芯与夹件示意图还有的单位采用大电流冲击法也很有效。例如,上述的铁芯下部的绝缘电阻用兆欧表测量为0MΩ,用万用表测为4.5Ω,为消除故障,如图1-43所示,在现场采用一台电焊机,将焊把瞬间触碰外壳,只见冒出一股烟,靠近铁芯下部与夹件间的金属物不见了。多数铁芯故障,需吊罩检查处理。......

    2023-06-27

    详细阅读