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,为何非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,不太关注金属性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。
当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处电压降为0,0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倍。
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!