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故障暂态电流的最大值与故障工频稳态电流峰值之比,近似等于二者频率之比。暂态电流最大值将是工频电流的数倍到数十倍,最大可达数百安培。
在相电压过零时刻发生接地故障,初相角φ=0°时,故障暂态电流为:
式中:Um为相电压峰值;C0为对地分布电容;δ为衰减因子。
与峰值时刻故障相比,此时故障暂态电流较小但也相当于故障工频电流幅值大小。
消弧线圈的感抗随频率线性增加,而系统对地容抗随频率线性减少,鉴于故障暂态频率一般远大于工频,消弧线圈对故障暂态电流的补偿作用可以忽略。由于消弧线圈电感量相对较大、与系统对地电容为并联关系,其引起的谐振频率偏移量可以忽略。同样道理,消弧线圈对于故障暂态电流在系统中的分布特征也几乎不产生影响。因此,可认为不接地系统和经消弧线圈接地系统中,小电流接地故障暂态电压电流及其在系统中的分布特征是相同的。
1.2故障暂态电流在系统内的分布规律
无论对于不接地系统还是经消弧线圈接地系统,其暂态零序电流在系统内的分布均如图2所示,其分布规律有:
1)变电站各出线中,健全线路出口检测到的零序电流为本线路对地的分布电容电流,而故障线路出口检测到的零序电流为其背后所有健全线路零序电流之和,因此故障线路暂态电流幅值大于所有健全线路,且与各健全线路暂态电流的极性相反。
2)对于一般多条出线的配电系统,故障点上游方向的线路总长度远远大于下游方向,因此故障点上游方向的暂态过程谐振频率低,而下游方向频率高,二者差异较大、相似性低。
3)对故障点上游或下游两个相邻检测点(不包含故障点),其暂态电流之差为其间线路的分布电容电流、变化不大,即二者的暂态电流幅值接近、相似程度高。
4)对于健全线路的各检测点(含出口)和故障线路故障点下游各检测点,暂态电流主要为其下游线路的分布电容电流。其暂态电流从母线流向线路,随着到母线距离的增加幅值也不断减小。
5)对于故障线路故障点上游检测点,暂态电流为其上游线路和所有健全线路分布电容电流之和,其暂态电流从线路流向母线,随着到母线距离的增加幅值不断增加。
图2 小电流接地故障暂态电流分布规律
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