目前，電力系統(tǒng)依據(jù)中性點(diǎn)接地方式不同可分小電流接地系統(tǒng)(不直接接地)和大電流接地系統(tǒng)(直接接地)。我國(guó)的現(xiàn)狀是當(dāng)配電網(wǎng)在110kV以上時(shí)，主要考慮的是絕緣問(wèn)題，故廣泛使用大電流接地系統(tǒng)。66kV 及以下配電網(wǎng)為了保證給用戶持續(xù)供電而大多使用小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)又分為三類(lèi)，分別為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：中性點(diǎn)對(duì)地是絕緣的，這種接地方式節(jié)約成本且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，在一些電容電流較小的系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。該系統(tǒng)在正常運(yùn)行三相平衡，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，各相電壓滯后電流 90°，線路中沒(méi)有零序電壓。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：隨著配電網(wǎng)規(guī)模變化，不接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障電流變大且存在電弧很難自熄的問(wèn)題，由此出現(xiàn)了經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)(也叫諧振接地系統(tǒng))，即在中性點(diǎn)處連接一個(gè)電感線圈，利用電感線圈產(chǎn)生的電流來(lái)補(bǔ)償線路過(guò)大的電容電流，接地電流變小，電弧更好熄滅。

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)：經(jīng)電阻接地就是在中性點(diǎn)與大地間接入一個(gè)合適的電阻，可理解為該電阻和線路中電容形成并聯(lián)關(guān)系。由于接地電阻的阻尼作用可以較好的抑制弧光過(guò)電壓，并且不需要像經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)嚴(yán)格匹配電容電流。故障后接地電流更大，有利于故障選線，但對(duì)設(shè)備絕緣要求更高。

今天主要討論的是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。

經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)故障分析

●穩(wěn)態(tài)特征分析●

中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，全系統(tǒng)伴隨零序電壓的產(chǎn)生會(huì)有零序電流產(chǎn)生，所有非故障線路上元件的對(duì)地電容電流之和在數(shù)值上等于故障線路的零序電流，故障相電流方向從線路流向母線，與非故障線路相反。

由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，使得故障電流方向變?yōu)榕c非故障線路相同(過(guò)補(bǔ)償時(shí))，因此，基于穩(wěn)態(tài)量選線原理的選線方法難以奏效。

●暫態(tài)特征分析●

當(dāng)發(fā)生故障后半個(gè)周期到一個(gè)周期內(nèi)被認(rèn)為是暫態(tài)時(shí)期，一般暫態(tài)期零序電流幅值比較大，是穩(wěn)態(tài)期幾倍到幾十倍，且有高頻分量。

配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，全網(wǎng)絡(luò)的暫態(tài)電容電流相當(dāng)于放電電流和充電電流這兩個(gè)電容電流之和：

放電電流，此電流方向由母線流向故障點(diǎn)處，是由于故障線路的電壓突然降低而產(chǎn)生;充電電流，該電流通過(guò)電源形成回路，是由于非故障線路的電壓突然升高而產(chǎn)生。

一般在相電壓接近最大值時(shí)刻較多地發(fā)生接地故障，此時(shí)電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電感電流，消弧線圈補(bǔ)償作用可以忽略不計(jì)，所以可以認(rèn)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的暫態(tài)特征是相似的，因此可以利用故障時(shí)的暫態(tài)特征作為選線的基本依據(jù)。

常用選線裝置原理

并聯(lián)中電阻投切

并聯(lián)中電阻投切的選線方法本質(zhì)上是基于穩(wěn)態(tài)量的選線方法。

系統(tǒng)發(fā)生單相接地障時(shí)，對(duì)于瞬時(shí)接地故障：由于流過(guò)消弧線圈的電感性電流與流入接地點(diǎn)的電容性電流相位相反，接地弧道中所剩殘流很小，瞬間接地將自行消失;當(dāng)選線裝置判定故障為永久性故障時(shí)，經(jīng)一定延時(shí)后投入并聯(lián)電阻(投入時(shí)間小于1秒)，在中性點(diǎn)電壓作用下，并聯(lián)電阻會(huì)產(chǎn)生有功電流分量。

該電流分量只通過(guò)接地點(diǎn)流過(guò)故障線路的故障相，使故障線路的零序電流增大，且遠(yuǎn)大于非故障線路的零序電流。并聯(lián)電阻產(chǎn)生的電流方向與系統(tǒng)零序電壓方向相反，使故障線路的零序電流增大很多，但是非故障線路零序電流的大小仍為自身對(duì)地電容電流。

因此在故障選線時(shí)，通過(guò)對(duì)比各線路的零序電流大小，其中零序電流最大的為故障線路;或比較各線路有功電流的大小及相位，其中有功分量最大且與零序電壓方向相反的為故障線路。

暫態(tài)選線原理

暫態(tài)選線方法主要包括暫態(tài)電流群體比較與暫態(tài)(無(wú)功功率)方向兩種。

暫態(tài)電流群體比較選線的依據(jù)是：故障線路暫態(tài)零序電流幅值最大，流向與健全線路相反，如下圖所示。選線裝置比較變電站各出線的暫態(tài)零序電流，將暫態(tài)電流幅值最大、極性與其他線路相反的線路選為故障線路;在所有出線暫態(tài)電流極性一致時(shí)，判為母線接地故障。

暫態(tài)(無(wú)功功率)方向的原理為：在某一選定的低頻區(qū)段內(nèi)，所有健全線路分別可用一集中電容等效。在該選定頻段內(nèi)，故障線路的暫態(tài)零序電流或無(wú)功功率方向與非故障線路相反：健全線路的暫態(tài)容性無(wú)功功率從母線流向線路，方向?yàn)檎?故障線路的暫態(tài)容性無(wú)功功率從線路流向母線，方向?yàn)樨?fù)。

有點(diǎn)繞?沒(méi)關(guān)系，我們仔細(xì)研究一下。

我們都知道電容電流、電容和電壓這三者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系：

對(duì)于非故障線路來(lái)說(shuō)：

對(duì)于故障線路來(lái)說(shuō)：

Ck為第k條非故障線路的等效電容，Coh為所有非故障線路的零序電容之和。暫態(tài)方向的原理就是通過(guò)判斷電壓變化率與電流間的正負(fù)關(guān)系來(lái)檢測(cè)故障線路的。

故障線路：

非故障線路：

由上圖可見(jiàn)，特定頻帶內(nèi)故障線路零序電壓導(dǎo)數(shù)與電流波形始終保持反極性，非故障線路零序電壓導(dǎo)數(shù)與電流的波形始終同極性，保證了接地故障方向檢測(cè)的可靠性。