小電流接地系統(tǒng)接地電流計算與保護整定
1 中性點不接地系統(tǒng)接地電流計算
發(fā)生單相金屬性接地時，接地相對地電壓降為零，非接地兩相對地電壓升高√3倍，三相之間電壓保持不變，仍然為線電壓。流過故障點的電流是線路對地電容引起的電容電流，與相電壓、頻率及相對地間的電容有關(guān)，一般數(shù)值不大。單相接地電容電流的估算方法如下：
1.1 空線路單相接地電容電流Ic
Ic＝1.1(2.7～3.3) Ue×L×10ˉ³
式中：Ue 線路額定線電壓（kV）； L 線路長度（km）；
1.1 采用水泥桿或鐵塔而導(dǎo)致電容電流的增值系數(shù)。
無避雷線線路，系數(shù)取2.7；有避雷線線路，系數(shù)取3.3
對于6kV線路，約為0.0179A/km;對于10kV線路，約為0.0313A/km；對于35kV線路，約為0.1A/km。需要指出：
(1)雙回線路的電容電流為單回線路的1.4倍（6～10kV線路）。
(2)實測表明，夏季電容電流比冬季增值約10 ％。
(3)由變電所中電力設(shè)備所引起的電容電流值可按表1－27進行估算。
1.2 電纜線路單相接地電容電流Ic
油浸紙電纜線路在同樣的電壓下，每千米的電容電流約為架空線路的25倍（三芯電纜）和50倍（單芯電纜）。
也可按以下公式估算：
6 kV電纜線路 Ic＝〔(95+3.1S)÷(2200+6S)〕×Ue A/km
10 kV電纜線路 Ic＝〔(95+1.2S)÷(2200+0.23S)〕×Ue A/km
式中：Ic 電容電流（A/km）； S 電纜芯線的標稱截面面積(mm²)；
Ue 線路額定線電壓（kV）。
對于交聯(lián)聚乙烯電纜，每千米對地的電容電流約為油浸紙電纜的1.2倍。油浸紙電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜的電容電流，見表1-28至表1-30
1.3 架空線和電纜混合線路單相接地電容電流Ic
混合線單相接地電容電流可采用以下經(jīng)驗公式估算：
Ic＝Ue(Lk+35lc)÷350
式中：Ic：電容器電流（A）
Uc：線路額定線電壓（kV）
Lk：同一電壓Ue的具有電的聯(lián)系的架空線路總長度（km）
Lc：同一電壓Ue的具有電的聯(lián)系的電纜線路總長度（km）
表1-28 6-35KV油浸紙電纜接地電容電流計算值
2 小接地電流系統(tǒng)單相接地保護及計算
2.1 小電流接地系統(tǒng)的電容電流計算。
6～35kV供電網(wǎng)絡(luò)為電源中性點不接地系統(tǒng)，屬于小接地電流系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在正常運行時，三相對地電壓是平衡的，三相對地電容電流也是平衡的。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為零，而其他兩相對地電壓升高到相電壓的√3倍。這時，這兩相的對地電容電流也相應(yīng)增加到√3倍，而接地相電容電流則增加為正常運行時每相電容電流的3倍，
即： Ic＝3×Ico=＝3×Ux×ω×Co
式中： Ico 正常運行時每相電容電流（A）； Ux 相電壓（V）；
ω 角頻率，ω＝2πƒ, ƒ＝50HZ; Co 正常時每相線路對地電容（F）。
2.2 小電流接地系統(tǒng)單相接地保護方式
2.2.1 通常采用絕緣監(jiān)視裝置和零序電流保護兩種方式。
2.2.2 絕緣監(jiān)視裝置
它時利用接地后出現(xiàn)的零序電壓給出信號的，其原理電路如圖1所示。圖中TV為連接于電源母線上的三相五柱式電壓互感器。3只電壓表PV1～PV3（或1只電壓表加三相切換開關(guān)）用以測量各相對地電壓。也可以在開口三角形線圈輸出端接電壓表進行監(jiān)視，或接電壓繼電器進行報警。
工作原理：當線路任一相發(fā)生故障時，該相電壓指示為零，其他兩相對地電壓為相電壓的√3倍。同時開口三角形線圈兩端電壓升高，使過電壓繼電器KV吸合，其常開觸點閉合，信號繼電器KC動作，發(fā)出接地信號。
圖 1 絕緣監(jiān)視電路圖
2.3 單相接地故障零序電流保護單相接地故障零序電流保護是利用故障相的零序電流較非故障相大的特點，實現(xiàn)預(yù)告信號或作用于跳閘的。其電路如圖2所示。
對于架空線路，采用零序電流濾序器方案，如圖2（a）所示；對于電纜線路，采用零序電流互感器方案，如圖2（b）所示。
圖2 零序電流保護原理電路圖
工作原理：當線路正常時，二次線圈中沒有電流，保護裝置不動作。
當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，三相電流之和不為零，等于正常時一相對地電容電流的3倍，在二次線圈中就感應(yīng)電流，使過繼電器KA或零序電流繼KA0動作，發(fā)出接地信號或動作于跳閘。零序電流繼電器KA0通常選用DD-11型接地繼電器，其一次動作電流可達5A，足以滿足保護要求。單相接地故障零序電流保護的零序電流互感器與繼電器的配合及其動作電流的整定見表1。
2.3 保護裝置動作電流的整定
一次動作電流為：Idz＝3×Kk×Ic＝3×Kk×Ux×ω×Co
二次動作電流整定值（保護繼電器經(jīng)互感器相連）為：Idzj＝Kk×(Ic÷n1)
式中：Kk 可靠系數(shù)，對瞬時動作的保護，取4～5；對帶時限動作的保護，取1.5～2；n1 電流互感器的變比。 其他符號同前。
2.4靈敏度校驗
Km＝(IcΣ－Ic)÷Idzj≥1.25～1.5
式中：IcΣ 全系統(tǒng)總的電容電流（A）；1.25和1.5分別適用于電纜線路和架空線路。
當保護裝置不能滿足靈敏度要求時，可采用帶短時限的過電流繼電器，其延時時限一般為0.5～1S。上述IcΣ和Ic最好按實測數(shù)據(jù)計算，無實測數(shù)據(jù)時，可按中性點不接地系統(tǒng)接地電容電流的計算公式計算。需要指出，在計算中還要考慮到所涉及變配電設(shè)備引起的電容電流增值和直接接地的電力電容器電流。
3 計算實例
例1：某空氣壓縮機站的一臺主風(fēng)機配2800kW，6kV高壓電動機，用YJV22-6-3×240電纜配電，從配電室至電動機的距離L為100m，實測電動機所在供配電系統(tǒng)電容電流為20A，試選擇零序電流繼電器。
解：由于所在供配電系統(tǒng)電容電流為20A，故可選用零序電流互感器的變比為50/5。當同一系統(tǒng)中其他回路發(fā)生單相接地故障時，流過零序電流互感器的一次側(cè)電容電流為：
Ic ＝〔(95＋3.1×S)÷(2200＋6S)〕Ue
＝〔(95＋3.1×240)÷(2200＋6×240)〕×6.3×0.1＝0.145（A）
二次動作電流整定值為：
Idzj＝Kk×（Ic÷n1）＝1.5×（0.145÷10）＝0.0218(A)
零序電流繼電器可選用DD-1/10型繼電器，整定范圍為10～40mA，滿足要求。
例2 某10kV供電線路如圖3所示。試進行3×150mm²電纜的單相接地保護整定。已知全系統(tǒng)總的電容電流IcΣ為13A。
圖3 10kV電纜線路圖
解：(1)求電纜單相接地電容電流：
查表1-30得，10kV、150mm²電纜的單位長度電容電流Io＝1.73A，
因此Icz＝n×L×Io＝3×0.6×1.73＝3.1(A)
(2)保護裝置一次動作電流: Idz＝Kk×Icz＝4×3.1＝12.4(A)
(3)靈敏度校驗： Km＝(IcΣ－Ic)÷Idz＝(13－3.1)÷12.4＝0.8＜1.25
靈敏系數(shù)不能滿足要求，因此改用帶時限過電流繼電器，此時：
Idz＝Kk×Icz＝2×3.1＝6.2(A)
Km＝(13－3.1)÷6.2＝1.6＞1.25 滿足要求。
采用LJ型零序電流互感器及DL-11/20型過電流繼電器，動作電流取6A，
延時時限取0.5S。
例3 某工廠變電所10kV架空線路長3.5km，配出線高壓電纜長2 km，變電所中每相配有一只電力電容器BW10.5-16-1。在某一配出線回路中采用零序繼電器保護，該回路10kV電纜長400m.試選擇零序保護。
解：(1)單相接地電容的計算：
架空線路單相接地電容電流為:
Ic1＝Ue×L1÷350＝〔10×3.5〕÷350＝0.1(A)
電纜線路單相接地電容電流為:
Ic2＝Ue×L2÷10＝〔10×2〕÷10＝2(A)
考慮到變電設(shè)備引起的電容電流增加18％，則得到電網(wǎng)的電容電流為：
I'cΣ＝〔Ic1+ Ic2〕×1.18＝〔0.1+2〕×1.18＝2.48（A）
400 m 10kV配出線電纜回路的固有電容電流為：
Ic＝Ue×L3÷10＝(10×0.4)÷10＝0.4(A)
BW10.5-16-1型電容器的電容量Co＝0.46Μf。在額定電壓為10kV的電網(wǎng)中運行時，電容電流為：
Ic1＝√3×Ue×Co＝√3×10×10³×2π×50×0.46×(1/1000000)＝1.5A
因此，系統(tǒng)總的接地電容電流為：
IcΣ＝I'cΣ＋Ice＝2.48＋1.5＝3.98(A)
(2)保護裝置一次動作電流整定值：
Idzj＝Kk×Ic＝2×0.4＝0.8(A)(保護動作帶時限)
Idzj＝Kk×Ic＝5×0.4＝2(A)(保護動作不帶時限)
（3）靈敏度校驗
Km＝（IcΣ－Ic）÷Idzj＝〔3.98－0.4〕÷0.8＝4.48＞1.25(動作帶時限)
Km＝〔IcΣ－Ic〕÷Idzj＝〔3.98－0.4〕÷2＝1.79＞1.25(動作不帶時限)
能滿足靈敏度要求，可選用DD-11型零序電流繼電器。
