單相接地故障時的相量分析及中性點經(jīng)消弧線圈接地時的原理分析，并描述了單相接地故障時系統(tǒng)的電氣特點，發(fā)生該故障的現(xiàn)象與查找方法?！?5kV及以下的電力系統(tǒng)中，中性點不接地運行方式（ 電容電流小于10A） 的運行可靠性相對較高，但其對系統(tǒng)設(shè)備元件的絕緣要求也高【1】。這種系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，不直接構(gòu)成短路回路，因此接地相電流不大，只流過其他非故障相地電容電流的總和。因此在小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，仍可繼續(xù)運行一段時間，但是不宜超過2h。由于非接地相的對地電壓會升高為相電壓的倍，即上升為線電壓，因此絕緣易損壞。單相接地運行時間越長，發(fā)生又一相接地，形成相間接地短路的機率就越大【2】。
對于常規(guī)變電站，運行人員應(yīng)掌握判斷單相接地故障的方法，并懂得如何排除單相接地故障：對于采用了小電流接地選線裝置的變電站【3】，運行人員應(yīng)懂得該裝置原理。
一、單相接地時的相量分析
當(dāng)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，如A相接地時，接地相的對地電容Co被短路，此時電流系統(tǒng)A相接地時的電流分布與相量如下圖所示：
圖 小接地電流系統(tǒng)A相接地時的電流分布圖與相量圖
二、單相接地時的特點
1.故障線路3I0的大小等于所有非故障線路的3I0之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和：非故障線路的3I0大小等于本線路的接地電容電流。
2.故障線路的零序電流滯后于零序電壓90o；非故障線路的零序電流超前零序電壓90o；即是說故障線路的零序電流與非故障線路的零序電流相位相差180o。
3.接地故障處的電流大小為該段母線的所有線路，即故障與非故障線路的接地電容電流總和，并超前零序電壓90o。
根據(jù)小接地電流系統(tǒng)單相接地故障時的特點，由于故障點的電流很小，即各線路的對地電容電流之和，加上三相之間的線電壓仍然對稱， 因此對負(fù)荷供電影響不大，因此在一般情況下都允許再繼續(xù)運行1至2小時，不必立即跳閘，這也是采用中性點非直接接地運行的主要優(yōu)點。但在單相接地以后，其他兩相對地電壓升高了 倍，為了防止故障進一步擴大成兩點、多點接地，應(yīng)及時進行排除。
三、常規(guī)變電站小接地電流單相接地故障的現(xiàn)象及處理常規(guī)變電站中發(fā)生單相接地時，變電所內(nèi)發(fā)出預(yù)告信號，同時母線接地信號光字牌亮，接地相對地電壓降低或等于0（金屬性直接接地為0） ，正常相對地電壓升高，金屬性直接接地時為線電壓。消弧線圈動作光字牌亮，同時消弧線圈電流表有讀數(shù)。母線接地指示燈一相暗， 其他兩相比正常時亮。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障現(xiàn)象時，可通過下列步驟進行處理：
1.根據(jù)母線接地信號光字牌的指示，切換相電壓開關(guān)。檢查接地相，觀察消弧線圈電流表的變化。
2.復(fù)歸信號，判斷是永久性故障或是瞬時性故障。
3.系統(tǒng)帶接地故障運行時間不得超過2h。
4.可先行切除故障母線上的電容器組，判斷在該回路上是否有接地。
5.記錄時間，相別，零序電壓，消弧線圈電流，向調(diào)度匯報。
6.檢查變電所內(nèi)的其他設(shè)備的情況（ 注意：防止跨步電壓，應(yīng)穿戴絕緣靴， 戴絕緣手套） ，接地點可能有瞬閃弧光及放電聲。此外，由于其他兩相電壓升高， 絕緣子可能發(fā)生局部放電的跡象，要進行區(qū)別。對于電壓互感器的運行狀態(tài)應(yīng)進行監(jiān)視，防止其因發(fā)熱而燒毀。
7.用“瞬時停電法”查找故障線路，無論線路上有無故障，均應(yīng)立即合上，瞬停時間小于10S。若判斷為線路接地引起的故障，應(yīng)匯報調(diào)度，將線路停運； 若判斷為在主變壓器低壓側(cè)或饋線斷路器母線側(cè)回路內(nèi)，應(yīng)匯報調(diào)度并將主變各側(cè)停電。
8.系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，嚴(yán)禁操作消弧線圈。
四、小電流接地選線裝置應(yīng)用的原理及應(yīng)用中的注意事項
通過運行人員運行經(jīng)驗，以手動拉開各線路來查找故障線路的方法，操作程序麻煩，所需的時間長，給運行安全、設(shè)備安全、經(jīng)濟效益及供電可靠性帶來了很大的影響，如果不能及時找到故障回路，有可能進一步釀成事故。
為了解決上述問題，采用了小電流接地選線裝置，可以較為迅速地、正確選擇故障線路并及時進行排除。小電流接地選線裝置所應(yīng)用的原理可以分為：
1.反應(yīng)工頻電容電流方向進行選線： 由上述可知發(fā)生單相接地故障時， 非故障線路與故障線路的電容電流之間相反。根據(jù)這一原則，利用零序方向元件來判斷故障線路。這種判斷方法在短線路時，由于線路的零序電流較小，選線效果不好，可能會有誤判、漏判、多判的可能。
2.反應(yīng)諧波電流方向進行選線：在中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，在故障線路與非故障線路中都會產(chǎn)生零序諧波電流。諧波次數(shù)增加時，相對應(yīng)的電感感抗增加，電容容抗減小，故總能找到某次諧波，使得在該諧波下故障線路與非故障線路的諧波電流方向相反，同時對所有大于該次諧波的電流均滿足這一關(guān)系。利用這種原理構(gòu)成的選線方式不受故障前的系統(tǒng)運行方式及故障時的過渡電阻的影響，其相位關(guān)系與幅值無關(guān)。這種裝置在運用時需要確保各線路有三相電流互感器，或者增加一只零序電流互感器，其改造工程大，資金投入較多。
3.反應(yīng)首半波原理的選線方式：假設(shè)小電流接地系統(tǒng)的接地故障往往發(fā)生在相電壓接近峰值的一瞬間。這一假設(shè)成立的話，當(dāng)電壓接近最大值時發(fā)生故障， 則電容電荷向故障點放電，由于分布電感與分布電容的存在，放電電流具有衰減特性，且該電流不受消弧線圈的影響。其特點是：
1）故障瞬間，接地電容電流將出現(xiàn)一個高輻值的暫態(tài)分量，這一分量首半波的最大值比流過同一點電容電流的穩(wěn)態(tài)值大幾到幾十倍。
2 ）對同一系統(tǒng)， 不論是不接地還是經(jīng)消弧線圈接地， 其首半波的最初暫態(tài)過程是一樣的。
3 ） 非故障線路靠近母線端所流過的暫態(tài)零序電流首半波與暫態(tài)零序電壓首半波的方向是相同的。故障線路靠近母線端暫態(tài)零序電流首半波與暫態(tài)零序電壓首半波方向相反。
