【正文】 （46）故障點(diǎn)后的電容電流: （47）總的電容電流 （48）故障點(diǎn)前后電流模值比 （49）通過(guò)以上分析可以得出如下結(jié)論：①定位可靠性與所注入信號(hào)的頻率成反比，同等條件下，信號(hào)頻率越小，定位可靠性越高。（2）對(duì)確定故障點(diǎn)的影響設(shè)線路總長(zhǎng)度為L(zhǎng)公里，單位對(duì)地電容，故障點(diǎn)前的線路長(zhǎng)度為，故障點(diǎn)后線路長(zhǎng)為公里。②若，則故障發(fā)生在短分支上，當(dāng)非故障分支較長(zhǎng)、接地電阻較大時(shí)，值較小，的值可能小于1或者略大于1，很難判別出故障分支。將線路再次進(jìn)行等效，AB支路等效為電容，BC支路等效為電容和電阻Rg的并聯(lián)，BE支路等效為電容，所有線路總的等效電容為，上面線路等效為一個(gè)電阻和三個(gè)電容的并聯(lián)電路，AB支路、BC支路、BE支路的導(dǎo)納分別為、和等效后電路如圖42(b)所示。下面從定故障分支和定故障點(diǎn)兩方面，來(lái)分析線路分布電容和接地電阻對(duì)交流信號(hào)注入法定位可靠性的綜合影響。據(jù)此對(duì)線路進(jìn)行如下簡(jiǎn)化：只畫(huà)出單相線路，去掉分布電感，把故障點(diǎn)前、后的分布電容分別用集中電容來(lái)代替，與接地電阻構(gòu)成并聯(lián)電路,得出適用于注入交流信號(hào)時(shí)穩(wěn)態(tài)電路分析的線路集總參數(shù)模型，如圖42(a)為等效后的線路結(jié)構(gòu)圖。（2）確定故障點(diǎn)：沿BC支路連續(xù)檢測(cè)線路上電流信號(hào)，故障點(diǎn)前的電流很大，故障點(diǎn)后電流很小或幾乎沒(méi)有，故電流信號(hào)發(fā)生突然變化的點(diǎn)即為故障點(diǎn)。故障點(diǎn)在BC分支方向上，由于是金屬性接地故障，注入的交流信號(hào)基本都經(jīng)故障點(diǎn)流入大地，故BC分支方向的交流電流很大。在線路首端A點(diǎn)向故障相注入特定頻率的交流電流信號(hào)，則該信號(hào)通過(guò)ABF，然后從大地返回，其他分支沒(méi)有電流通過(guò)，通過(guò)檢測(cè)分支處以及支路上的交流信號(hào)，就可確定故障位置[18，19]。理想情況下，接地電阻近似為零，該信號(hào)僅在線路首端、故障路徑和故障點(diǎn)之間形成的回路流動(dòng)，非故障分支和故障點(diǎn)后的線路上沒(méi)有交流信號(hào)，通過(guò)對(duì)該信號(hào)的檢測(cè)即可判斷故障位置。根據(jù)注入信號(hào)的性質(zhì)可將注入法分為交流注入法和直流注入法，兩種注入法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但因線路的分布電容的影響，交流信號(hào)的誤差一般比直流的要大，本節(jié)將交流注入法和直流注入法作了比較，選用了直流注入法作為選線的方法并作了改進(jìn)，下面就交流注入法和直流注入法的原理、選線誤差進(jìn)行分析，最后將改進(jìn)措施作了詳細(xì)分析。傳統(tǒng)注入法又稱(chēng)S注入法，由山東大學(xué)提出并研究的（注入的是交流電流信號(hào)），通過(guò)PT二次側(cè)向線路注入某一頻率的交流電流信號(hào)，由于信號(hào)只在故障線路流通，延線路查找此信號(hào)就可達(dá)到選線和定位的目的。信號(hào)有不同的產(chǎn)生方式：故障瞬間可能會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)行波信號(hào)；人工在故障線路中注入脈沖信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生的行波信號(hào)。（4）行波法[19]行波法是利用線路上行波的傳輸特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行故障定位的方法。而且單相接地故障線路的五次諧波零序電流在線路較少或線路較短時(shí)較小，其方向也難判別。五次諧波電流的產(chǎn)生的原因是由于電源電動(dòng)勢(shì)中存在高次諧波分量：變壓器、電壓互感器等設(shè)備鐵芯非線性的影響, 也必然造成電網(wǎng)中包含一系列高次諧波分量,其中以為五次諧波分量為主；負(fù)荷的非線性也會(huì)產(chǎn)生五次諧波分量。（3） 五次諧波選線法[14，15，16]在經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，基波零序電流幾乎被消弧線圈的電感電流抵消；而消弧線圈的設(shè)計(jì)是針對(duì)基波的，相比較基波的情況，消弧線圈在五次諧波下感抗為基波下的五倍，可以近似認(rèn)為消弧線圈對(duì)五次諧波電流來(lái)說(shuō)是開(kāi)路的，通過(guò)消弧線圈的電感電流減小到五分之一；而在五次諧波下線路的容抗減小到五分之一，五次諧波容性電流就增大到五倍。所以在接地電阻較大時(shí)，檢測(cè)零序電壓就很困難。而非故障線路的零序電流無(wú)功分量滯后于零序電壓90176。④但在電網(wǎng)最小運(yùn)行方式下，只有當(dāng)故障點(diǎn)的總電容電流達(dá)到最長(zhǎng)線路電容電流的幾倍是才能保證接地選線裝置和接地故障指示器的選擇性。以上，當(dāng)一次零序電流小于1A時(shí)二次側(cè)基本上無(wú)電流輸出，這樣就無(wú)法保證接地檢測(cè)的準(zhǔn)確度[12]。②一般零序電流互感器精度低。但零序電流法也存在如下問(wèn)題影響其選擇性和準(zhǔn)確性：①在采用檢測(cè)零序電流的變化進(jìn)行單相接地判斷的選線裝置和單相接地故障指示裝置時(shí)，需要使用零序互感器或零序電流濾波器來(lái)采樣零序電流的變化，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝不方便，不能廣泛的應(yīng)用于10kV架空線路[12，13]。而接地線路的零序電流等于所有非故障線路零序電流的向量和，方向是從線路流向母線。本章節(jié)對(duì)常用的選線方法作了簡(jiǎn)單敘述并對(duì)注入選線法的原理作了詳細(xì)介紹，然后在定位方法上做了理論上的改進(jìn)。本章主要分別分析了在中性點(diǎn)不接地方式系統(tǒng)中和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障后的電壓變化情況，并根據(jù)電壓的變化給出判斷依據(jù)判斷出故障相，然后總結(jié)了單相接地故障選相過(guò)程的原理。圖37 單相接地故障選相過(guò)程原理圖三繞組電壓互感器的一組接成Yn形感應(yīng)母線電壓，另外兩組一組接成開(kāi)口三角形用于測(cè)量3倍零序電壓，另一組接成Y形用于測(cè)量各相電壓大小。為了取得零序電壓，通常采用如圖36所示的接線方式，采用三個(gè)單相式電壓互感器，將其一次繞組接成星形并將中性點(diǎn)接地，其二次繞組接成開(kāi)口三角形，這樣從m、n端子得到的輸出電壓為。例如：=, =, =,此時(shí)的故障相是A相。例如：=,=,=，此時(shí)的接地相不是電壓最低相C相，而是B相。但是,對(duì)于欠補(bǔ)償方式運(yùn)行的電網(wǎng)來(lái)說(shuō),故障相的判斷和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的判斷方法相似，和過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行方式的電網(wǎng)相反[11]。圖35 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)A相經(jīng)過(guò)渡電阻接地時(shí)電壓變化相量圖由圖35知,對(duì)于過(guò)補(bǔ)償電網(wǎng)發(fā)生單相故障后可以算出d點(diǎn)的軌跡是以的幅值為直徑的左半圓。如果,此時(shí)系統(tǒng)為欠補(bǔ)償,如果電網(wǎng)的運(yùn)行方式變化出現(xiàn)完全補(bǔ)償時(shí)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)變化會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生諧振，通常情況下補(bǔ)償電網(wǎng)采用過(guò)補(bǔ)償方式運(yùn)行,即[11]。通過(guò)相量圖分析還能知道,對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),故障相的超前相對(duì)地電壓最高,滯后對(duì)地電壓相次之,故障相對(duì)地電壓最低，因此通過(guò)對(duì)各相電壓的幅值大小進(jìn)行比較便可判斷出短路相[11]。圖31 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)A相經(jīng)過(guò)渡電阻接地原理圖此時(shí)各相對(duì)地導(dǎo)納為: （31） （32）由于系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地,發(fā)生接地后系統(tǒng)中性點(diǎn)將發(fā)生偏移，偏移電壓為, 可由以下公式計(jì)算： （33）計(jì)算出偏移電壓表達(dá)式為: （34）故障后,A、B、C三相對(duì)地電壓將發(fā)生變化,相對(duì)地電壓分別為: （35）電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后中性點(diǎn)發(fā)生偏移,此時(shí)將系統(tǒng)進(jìn)行等效變化,其等效電路如圖32所示。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),三相電壓為、對(duì)稱(chēng),三相電流也基本平衡其和為零。但是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地點(diǎn)有過(guò)渡電阻的存在，下面就分析經(jīng)過(guò)渡電阻接地的情況時(shí)，在不同的中性點(diǎn)接地方式系統(tǒng)中是怎樣由電壓的變化來(lái)進(jìn)行故障相的判斷的。（5）故障線路始端的零序功率的有功分量和無(wú)功分量均小于零；非故障線路始端的零序功率的有功分量大于零，無(wú)功分量小于零。（4）非故障線路零序電流超前于零序電壓90o，其大小等于該線路的對(duì)地電容電流。（3）欠補(bǔ)償時(shí)，接地故障處的電流超前零序電壓90o?？偨Y(jié)以上分析中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的結(jié)果，可以得出如下結(jié)論:（1）故障相的對(duì)地電壓為零，非故障相的對(duì)地電壓為系統(tǒng)的線電壓。它沒(méi)有發(fā)生上述過(guò)電壓的危險(xiǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用，一般選擇過(guò)補(bǔ)償度值為P=510%。因此，這種補(bǔ)償方式也很少采用。采用這種補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償后的接地點(diǎn)電流是容性的。但是如果三相的對(duì)地電容不相等或斷路器三相非同期合閘時(shí)，出現(xiàn)的零序電壓在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生很大的電流，此電流在消弧線圈上會(huì)產(chǎn)生很大的壓降，使電源中性點(diǎn)的電壓大大升高，造成設(shè)備的絕緣損壞，因而不宜采用這種補(bǔ)償方式。幾將隨消弧線圈的補(bǔ)償程度而變化，因此，故障線路零序電流的大小和方向也隨之改變。所以線路2的基波零序電流為： （219）式中為消弧線圈的補(bǔ)償電流，而此時(shí)從接地點(diǎn)流回的總電流為: （220）式中為全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流。假設(shè)線路2的A相發(fā)生金屬性接地故障，各線路電壓變化以及非故障線路電容電流的分布與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的情況相同。如圖22所示的電網(wǎng)中，電源的三相電動(dòng)勢(shì)相等。為防止上述情況發(fā)生，常在中性點(diǎn)接入消弧線圈。（4）在故障元件中流過(guò)的零序電流，其數(shù)值為全系統(tǒng)非工作元件對(duì)地電容電流之總和；電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線。（2）發(fā)生單相接地時(shí)，相當(dāng)于在故障點(diǎn)產(chǎn)生了一個(gè)其值與故障相故障前相電壓大小相等，方向相反的零序電流，從而全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。由圖21可見(jiàn)，各線路的電容電流由于從A相流入后又分別從B相和C相流出了，因此相加后相互抵消，而只剩下變壓器本身的電容電流，故有效值為,即零序電流為變壓器本身的電容電流。圖21 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障電氣原理圖由以上原理圖可知系統(tǒng)各參量變化如下：（1）電壓系統(tǒng)A相對(duì)地電壓為： （2