小電流接地系統單相接地時分析系統新觀點

摘要：小電流接地系統發生單相接地時，對接地點的電流而言，當電源側繞組為星形接線時，用目前的畫圖方法分析網絡中電容電流和消弧線圈電流的流向，對35kV網絡正確，但對66kV網絡卻不全面；然而對于電源側繞組為三角形接線的網絡，再沿用目前的畫圖方法分析這些電流，不論對66kV、35kV還是10kV電壓等級的網絡，都不正確，當然與實際情況也不相符。通過分析和實驗，研究了目前的畫圖方法在分析電源側繞組為三角形接線時的錯誤之處，因而得出針對這種網絡采用不同于目前分析方法的新觀點。

關鍵詞：單相接地；電容電流；消弧線圈；電源側繞組；負荷側繞組

作者簡介：李井陽（1964-），男，吉林雙陽人，吉林省電力有限公司培訓中心，高級講師；賈建夫（1961-），男，吉林九臺人，吉林省電力有限公司培訓中心，高級講師。（吉林 長春 130062）

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0217-02

目前，所有分析小電流接地系統中電容電流和消弧線圈電流對系統接地點電流的作用時，幾乎都用圖1和圖2的畫法進行教學，這種方法并不全面，也會導致學生的誤解，即電源側繞組都是星形接線（以下簡稱“星接”），或者消弧線圈不論接在變壓器的星接原繞組的中性點還是星接副繞組的中性點上都會有圖2中電流流向的概念，實際并非完全如此。

對于發電機機端所連接的10kV網絡以及電源側繞組為星接的35kV網絡等小電流接地系統，用圖1和圖2的畫法進行分析是正確的。對于發電機的機端電壓經變壓器升壓后所連接的66kV網絡用這兩個圖分析就不全面。因為66kV每個網絡有3～4個消弧線圈接在發電廠或變電站星接繞組的中性點上，而每個網絡中電源側只有1～2個升壓變壓器的星接副繞組中性點接消弧線圈，另外兩個消弧線圈接在降壓變電站變壓器高壓側星接繞組的中性點上，卻沒有分析，所以不全面。然而，對于目前電源側繞組為三角形接線（以下簡稱“角接”）的所有10kV、35kV和66kV網絡的小電流接地系統，再沿用圖1和圖2的畫法分析電容電流與消弧線圈電流流過的路徑，就與實際情況不相符了。本文針對目前的分析方法和網絡的實際接線進行對比分析，找出目前這種分析方法的錯誤之處，從而得出對電源側繞組為角接網絡分析方法的一種新觀點。

本文只分析小電流接地系統單相接地時，對接地點電流而言，系統充電電容電流以及消弧線圈電流的流向和對應繞組接線的分析畫法問題。充電電容電流在允許值以內不需要消弧線圈補償的網絡除外。

對中性點不直接接地的電力網絡，其電壓等級有66kV、35kV、10kV等，目前的分析方法只適合于電源側繞組為星接的35kV和10kV網絡，因此本文主要分析電源側繞組為角接的66kV網絡和10kV網絡（35kV網絡亦同）。

一、目前的分析方法

1.電源側分析

圖3為東北地區66kV網絡和10kV網絡電壓等級的小電流接地系統以及與它們直接相連接變電站的接線示意圖，圖中兩側的220kV系統和380V網絡都是中性點直接接地系統。

對于66kV小電流接地系統，圖3中每個網絡的電源側繞組都是角接，兩個66kV網絡之間在正常運行時沒有電氣連接，只能通過磁耦合變壓器與上一級的220kV環網相連接。

圖4為華中等地區35kV網絡和10kV網絡電壓等級的小電流接地系統。圖中還有兩種類型變壓器的變電站沒有畫出，即變比為220/110/10kV，接線形式為Y0/Y0/d的三繞組變壓器的220kV變電站；變壓器變比為110/10kV，接線形式為Y0/d的雙繞組變壓器的110kV變電站。但每個電壓等級的接線形式圖中都已包括。

從圖3和圖4可以看出，不論是雙繞組變壓器的220kV變電站、110kV變電站、66kV變電站、35kV變電站，還是三繞組變壓器的220kV變電站（其主變角接的低壓側有35kV或10kV兩種）、110kV變電站，它們的低壓側繞組都是角接的小電流接地系統，且為Y/d-11點接線。對于66kV網絡而言，220kV變電站變壓器的低壓側是其電源側（以下稱電源側繞組）。上述這些變電站變壓器的低壓側都是角接的小電流接地系統。既然是角接不是星接，就沒有中性點，因此圖1和圖2的畫法與實際不符，也就不應該用圖2的畫法分析。當然從等效的角度把角接的繞組等效成星接進行分析是完全可以的，但應該有這樣的描述。更不應該把消弧線圈再畫在這個等效星接的中性點上，因為這里沒有消弧線圈。如果把消弧線圈畫在這個中性點上，對外部而言不再等效。

2.負荷側分析

對于66kV系統而言，66kV變電站變壓器星接的高壓側繞組是其負荷（以下稱負荷側繞組），目前消弧線圈基本安裝在負荷側繞組的中性點上。在發生單相接地時，電容電流也不會像圖2中標有的方向在星接負荷側繞組回路中流動，因為這里的繞組不是電源側繞組。原因如下：

根據實驗測得的結果可知，對于負荷側繞組中性點所接的消弧線圈，當系統發生單相接地時，這個負荷側繞組三相中的每一相基本都流過消弧線圈電流的1/3，而變壓器副繞組角接可以流過相位相同的零序電流以抵消原繞組零序電流產生的磁通。若消弧線圈容量大于所接變壓器容量的35%左右時，消弧線圈所接這相的相電壓就會變小，負荷側繞組的三相相電壓變得不再對稱，負荷側這相繞組的電流也會小于消弧線圈總電流的1/3。這與實驗變壓器參數、導線阻抗等有關。

假如把圖2中虛線框部分看成是負荷側繞組的話，那它就只是負荷，而變壓器這種負荷的一次電流當然是由變壓器的勵磁電流、副繞組的電流、原繞組中性點所接負荷的電流（零序電流）等決定，不隨線路充電電容電流的有無及大小而改變。也就是說，系統單相接地時的電容電流和消弧線圈的電流一起考慮，也不會像圖2中的電流方向流動。對于10kV網絡而言，其負荷側變壓器（即配電變壓器）的原、副繞組都不是角接，這也是沒有把消弧線圈接在10kV電壓等級網絡中負荷側繞組中性點上的一個原因。

3.人工中性點分析

有些新建的220kV變電站，消弧線圈經過接地變壓器原繞組的中性點并通過原繞組接在66kV母線上。對于兩繞組或三繞組低壓側的10kV系統，在變電站的10kV母線上一直采用這種補償方式。這個接地變雖然接了消弧線圈，但它也不是電源，只是一個僅帶有消弧線圈負載的變壓器（一般采用Z型接線），或者副繞組接有站用電的站用接地變壓器，其各個電流流向與1.2中的負荷側繞組中的電流類似，也不會像圖2那樣流動。從補償的角度來看，與負荷側繞組中性點接入消弧線圈的補償原理及功能一致。

二、新方法

由以上分析可知，針對目前由降壓變壓器角接的低壓側供電的小電流接地系統，發生單相接地時，沿用傳統的分析方法不適用于66kV和10kV網絡。通過上述分析過程可以得到正確的圖形畫法，如圖5所示。圖中只畫出了與小電流接地系統同一電壓等級的有電氣直接連接的網絡和對應一個負荷側變壓器（對于10kV網絡指接在10kV母線上的專用接地變，或站用接地變壓器，下同）的繞組。圖5中上邊的虛線框為角接的電源側繞組，左下角虛線框內為星接的負荷側繞組和中性點所接的消弧線圈。其運行方式為C相金屬性接地且消弧線圈全補償時，電容電流和消弧線圈電流的流向示意圖。實際上，大多數采用過補償方式，但不論消弧線圈采用過補償還是欠補償或全補償，對圖5中的消弧線圈在負荷側繞組中產生的電流而言，都會像圖5中的電流方向流動，而此時負荷側繞組中C相的零序電流要通過角接的電源側繞組流回到另外兩相。因此在分析這樣的電力網絡時，至少要畫出兩個繞組（星、角接線不同的負荷側繞組和電源側繞組）才能正確分析。

三、結論

從實驗結果和以上分析可知，消弧線圈接在變壓器的原繞組中性點或副繞組中性點，在兩側各相繞組中產生的電流是不同的。利用圖1和圖2只能正確分析電源側繞組為星接的小電流接地系統。對由角接的電源側繞組和星接的負荷側繞組所組成的所有66kV、35kV和10kV電壓等級的小電流接地系統，圖1和圖2的畫法既與實際不相符，也不能正確分析，而用圖5就能夠進行正確、全面地分析。因此分析的方法一定要具有針對性。這是本文的新觀點，新方法也是對目前方法的補充。

參考文獻：

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（責任編輯：孫晴）