中性点不接地系统单相接地时,为何非故障相电压变为原来√3倍?

文摘   2024-12-22 06:52   天津  

这个问题是有含金量的一个问题,很实用。为什么这么说,举几个我们常见的设计相关的例子,然后有时候现场有问题需要你去分析原因的:比如中性点不接地的光伏项目出现单相接地问题,你是否还是按照常规的低压接地思路去思考?再比如中压非有效接地系统一般不使用半绝缘电压互感器,但是对于新能源风电低压的中性点接地系统是否可以使用?我想以上两个想得到答案,那么研究清楚中性点不接地系统单相接地时,为何故障相电压变为原来√3倍就显得尤为重要了。

一、问题成立的前提

1.系统电源三相电压对称运行

在正常情况下,系统的三相电源电压应是大小相等、频率相同、相位互差 120° 的对称电压,这里即相电压、对地电容等都需要对称,中性点电位为0

2.发生的是金属性接地故障

即接地极与大地之间的连接近乎理想的金属导线连接,接地电阻极小,接近零欧姆。在这种情况下,故障相的电压才会近似降为零,从而导致中性点电位偏移至故障相的相电压

很多朋友可能只关注接地,不太关注金属接地和非金属性接地区别,在这里也简单说一下这个我们在分析问题时的重要概念:

金属性接地:金属性接地是指接地极与大地之间的连接几乎等同于金属导线连接,接地电阻非常小,理想情况下接近零欧姆。这种接地方式能为故障电流提供极低的阻抗通路,使得故障电流能够顺畅地流入大地。

非金属性接地:非金属性接地的接地电阻相对较大。接地路径可能是通过高电阻率的介质,如干燥的土壤、绝缘材料的表面漏电或者经过高阻的电弧通道等方式形成的接地此时接地电阻可能达到几十欧姆甚至更高。

非金属性接地的故障相电压会有所降低,但一般不会降为零,降低的程度取决于接地电阻的大小。非故障相电压的变化也相对较小。故障现象可能不太明显,可能会出现间歇性的电弧、轻微的发热等情况,对系统的影响相对较为缓和,由于故障电流小且含有谐波,一些常规的保护装置可能无法准确动作但如果不及时处理,也可能会逐渐发展成金属性接地或导致其他绝缘损坏等问题。
二、问题解析:

正常运行时,中性点不接地系统的三相电压对称,相电压大小相等,相位互差 120°。如上截图。

A相发生金属性接地故障时,B相和C相的电压大小和方向都未发生变化,A相电压实际也是如此,但是由于接地,使得接地处的电压直接被强制变为0,于是UA电压降为00处电压变为-UA此时,中性点电位发生偏移,偏移后的中性点电位与 A 相故障前的电压大小相等、方向相反。根据向量关系,B 相电压和 C 相电压相对于偏移后的中性点电位的电压值为:UB =UB--UA=UB+UA C相同样道理,这样通过向量合成计算可得UB和UC的大小为原来相电压的√3

而若为中性点直接接地系统(如上图片),因为中性点直接接地,故障相通过接地线路与中性点形成了短路回路,该相电压被强制拉到与大地等电位,即电压为零由于中性点电位被大地固定为零电位非故障相的对地电压不变,仍为相电压

本篇文章到此结束,希望对各位朋友分析问题有帮助!


追梦电缘
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