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摘要：小电流接地系统发生单相接地时，对接地点的电流而言，当电源侧绕组为星形接线时，用目前的画图方法分析网络中电容电流和消弧线圈电流的流向，对35kV网络正确，但对66kV网络却不全面；然而对于电源侧绕组为三角形接线的网络，再沿用目前的画图方法分析这些电流，不论对66kV、35kV还是10kV电压等级的网络，都不正确，当然与实际情况也不相符。通过分析和实验，研究了目前的画图方法在分析电源侧绕组为三角形接线时的错误之处，因而得出针对这种网络采用不同于目前分析方法的新观点。
关键词：单相接地；电容电流；消弧线圈；电源侧绕组；负荷侧绕组
作者简介：李井阳（1964-），男，吉林双阳人，吉林省电力有限公司培训中心，高级讲师；贾建夫（1961-），男，吉林九台人，吉林省电力有限公司培训中心，高级讲师。（吉林 长春 130062）
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0217-02
目前，所有分析小电流接地系统中电容电流和消弧线圈电流对系统接地点电流的作用时，几乎都用图1和图2的画法进行教学，这种方法并不全面，也会导致学生的误解，即电源侧绕组都是星形接线（以下简称“星接”），或者消弧线圈不论接在变压器的星接原绕组的中性点还是星接副绕组的中性点上都会有图2中电流流向的概念，实际并非完全如此。
对于发电机机端所连接的10kV网络以及电源侧绕组为星接的35kV网络等小电流接地系统，用图1和图2的画法进行分析是正确的。对于发电机的机端电压经变压器升压后所连接的66kV网络用这两个图分析就不全面。因为66kV每个网络有3～4个消弧线圈接在发电厂或变电站星接绕组的中性点上，而每个网络中电源侧只有1～2个升压变压器的星接副绕组中性点接消弧线圈，另外两个消弧线圈接在降压变电站变压器高压侧星接绕组的中性点上，却没有分析，所以不全面。然而，对于目前电源侧绕组为三角形接线（以下简称“角接”）的所有10kV、35kV和66kV网络的小电流接地系統，再沿用图1和图2的画法分析电容电流与消弧线圈电流流过的路径，就与实际情况不相符了。本文针对目前的分析方法和网络的实际接线进行对比分析，找出目前这种分析方法的错误之处，从而得出对电源侧绕组为角接网络分析方法的一种新观点。
本文只分析小电流接地系统单相接地时，对接地点电流而言，系统充电电容电流以及消弧线圈电流的流向和对应绕组接线的分析画法问题。充电电容电流在允许值以内不需要消弧线圈补偿的网络除外。
对中性点不直接接地的电力网络，其电压等级有66kV、35kV、10kV等，目前的分析方法只适合于电源侧绕组为星接的35kV和10kV网络，因此本文主要分析电源侧绕组为角接的66kV网络和10kV网络（35kV网络亦同）。
一、目前的分析方法
1.电源侧分析
图3为东北地区66kV网络和10kV网络电压等级的小电流接地系统以及与它们直接相连接变电站的接线示意图，图中两侧的220kV系统和380V网络都是中性点直接接地系统。
对于66kV小电流接地系统，图3中每个网络的电源侧绕组都是角接，两个66kV网络之间在正常运行时没有电气连接，只能通过磁耦合变压器与上一级的220kV环网相连接。
图4为华中等地区35kV网络和10kV网络电压等级的小电流接地系统。图中还有两种类型变压器的变电站没有画出，即变比为220/110/10kV，接线形式为Y0/Y0/d的三绕组变压器的220kV变电站；变压器变比为110/10kV，接线形式为Y0/d的双绕组变压器的110kV变电站。但每个电压等级的接线形式图中都已包括。
从图3和图4可以看出，不论是双绕组变压器的220kV变电站、110kV变电站、66kV变电站、35kV变电站，还是三绕组变压器的220kV变电站（其主变角接的低压侧有35kV或10kV两种）、110kV变电站，它们的低压侧绕组都是角接的小电流接地系统，且为Y/d-11点接线。对于66kV网络而言，220kV变电站变压器的低压侧是其电源侧（以下称电源侧绕组）。上述这些变电站变压器的低压侧都是角接的小电流接地系统。既然是角接不是星接，就没有中性点，因此图1和图2的画法与实际不符，也就不应该用图2的画法分析。当然从等效的角度把角接的绕组等效成星接进行分析是完全可以的，但应该有这样的描述。更不应该把消弧线圈再画在这个等效星接的中性点上，因为这里没有消弧线圈。如果把消弧线圈画在这个中性点上，对外部而言不再等效。
2.负荷侧分析
对于66kV系统而言，66kV变电站变压器星接的高压侧绕组是其负荷（以下称负荷侧绕组），目前消弧线圈基本安装在负荷侧绕组的中性点上。在发生单相接地时，电容电流也不会像图2中标有的方向在星接负荷侧绕组回路中流动，因为这里的绕组不是电源侧绕组。原因如下：
根据实验测得的结果可知，对于负荷侧绕组中性点所接的消弧线圈，当系统发生单相接地时，这个负荷侧绕组三相中的每一相基本都流过消弧线圈电流的1/3，而变压器副绕组角接可以流过相位相同的零序电流以抵消原绕组零序电流产生的磁通。若消弧线圈容量大于所接变压器容量的35%左右时，消弧线圈所接这相的相电压就会变小，负荷侧绕组的三相相电压变得不再对称，负荷侧这相绕组的电流也会小于消弧线圈总电流的1/3。这与实验变压器参数、导线阻抗等有关。
假如把图2中虚线框部分看成是负荷侧绕组的话，那它就只是负荷，而变压器这种负荷的一次电流当然是由变压器的励磁电流、副绕组的电流、原绕组中性点所接负荷的电流（零序电流）等决定，不随线路充电电容电流的有无及大小而改变。也就是说，系统单相接地时的电容电流和消弧线圈的电流一起考虑，也不会像图2中的电流方向流动。对于10kV网络而言，其负荷侧变压器（即配电变压器）的原、副绕组都不是角接，这也是没有把消弧线圈接在10kV电压等级网络中负荷侧绕组中性点上的一个原因。 3.人工中性点分析
有些新建的220kV变电站，消弧线圈经过接地变压器原绕组的中性点并通过原绕组接在66kV母线上。对于两绕组或三绕组低压侧的10kV系统，在变电站的10kV母线上一直采用这种补偿方式。这个接地变虽然接了消弧线圈，但它也不是电源，只是一个仅带有消弧线圈负载的变压器（一般采用Z型接线），或者副绕组接有站用电的站用接地变压器，其各个电流流向与1.2中的负荷侧繞组中的电流类似，也不会像图2那样流动。从补偿的角度来看，与负荷侧绕组中性点接入消弧线圈的补偿原理及功能一致。
二、新方法
由以上分析可知，针对目前由降压变压器角接的低压侧供电的小电流接地系统，发生单相接地时，沿用传统的分析方法不适用于66kV和10kV网络。通过上述分析过程可以得到正确的图形画法，如图5所示。图中只画出了与小电流接地系统同一电压等级的有电气直接连接的网络和对应一个负荷侧变压器（对于10kV网络指接在10kV母线上的专用接地变，或站用接地变压器，下同）的绕组。图5中上边的虚线框为角接的电源侧绕组，左下角虚线框内为星接的负荷侧绕组和中性点所接的消弧线圈。其运行方式为C相金属性接地且消弧线圈全补偿时，电容电流和消弧线圈电流的流向示意图。实际上，大多数采用过补偿方式，但不论消弧线圈采用过补偿还是欠补偿或全补偿，对图5中的消弧线圈在负荷侧绕组中产生的电流而言，都会像图5中的电流方向流动，而此时负荷侧绕组中C相的零序电流要通过角接的电源侧绕组流回到另外两相。因此在分析这样的电力网络时，至少要画出两个绕组（星、角接线不同的负荷侧绕组和电源侧绕组）才能正确分析。
三、结论
从实验结果和以上分析可知，消弧线圈接在变压器的原绕组中性点或副绕组中性点，在两侧各相绕组中产生的电流是不同的。利用图1和图2只能正确分析电源侧绕组为星接的小电流接地系统。对由角接的电源侧绕组和星接的负荷侧绕组所组成的所有66kV、35kV和10kV电压等级的小电流接地系统，图1和图2的画法既与实际不相符，也不能正确分析，而用图5就能够进行正确、全面地分析。因此分析的方法一定要具有针对性。这是本文的新观点，新方法也是对目前方法的补充。
参考文献：
[1]江缉光.电路原理[M].北京：清华大学出版社，1996.
[2]李发海，陈汤铭，等.电机学[M].北京：科学出版社，1984.
[3]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：水利电力出版社，1985.
（责任编辑：孙晴）
关键词：单相接地；电容电流；消弧线圈；电源侧绕组；负荷侧绕组
作者简介：李井阳（1964-），男，吉林双阳人，吉林省电力有限公司培训中心，高级讲师；贾建夫（1961-），男，吉林九台人，吉林省电力有限公司培训中心，高级讲师。（吉林 长春 130062）
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0217-02
目前，所有分析小电流接地系统中电容电流和消弧线圈电流对系统接地点电流的作用时，几乎都用图1和图2的画法进行教学，这种方法并不全面，也会导致学生的误解，即电源侧绕组都是星形接线（以下简称“星接”），或者消弧线圈不论接在变压器的星接原绕组的中性点还是星接副绕组的中性点上都会有图2中电流流向的概念，实际并非完全如此。
对于发电机机端所连接的10kV网络以及电源侧绕组为星接的35kV网络等小电流接地系统，用图1和图2的画法进行分析是正确的。对于发电机的机端电压经变压器升压后所连接的66kV网络用这两个图分析就不全面。因为66kV每个网络有3～4个消弧线圈接在发电厂或变电站星接绕组的中性点上，而每个网络中电源侧只有1～2个升压变压器的星接副绕组中性点接消弧线圈，另外两个消弧线圈接在降压变电站变压器高压侧星接绕组的中性点上，却没有分析，所以不全面。然而，对于目前电源侧绕组为三角形接线（以下简称“角接”）的所有10kV、35kV和66kV网络的小电流接地系統，再沿用图1和图2的画法分析电容电流与消弧线圈电流流过的路径，就与实际情况不相符了。本文针对目前的分析方法和网络的实际接线进行对比分析，找出目前这种分析方法的错误之处，从而得出对电源侧绕组为角接网络分析方法的一种新观点。
本文只分析小电流接地系统单相接地时，对接地点电流而言，系统充电电容电流以及消弧线圈电流的流向和对应绕组接线的分析画法问题。充电电容电流在允许值以内不需要消弧线圈补偿的网络除外。
对中性点不直接接地的电力网络，其电压等级有66kV、35kV、10kV等，目前的分析方法只适合于电源侧绕组为星接的35kV和10kV网络，因此本文主要分析电源侧绕组为角接的66kV网络和10kV网络（35kV网络亦同）。
一、目前的分析方法
1.电源侧分析
图3为东北地区66kV网络和10kV网络电压等级的小电流接地系统以及与它们直接相连接变电站的接线示意图，图中两侧的220kV系统和380V网络都是中性点直接接地系统。
对于66kV小电流接地系统，图3中每个网络的电源侧绕组都是角接，两个66kV网络之间在正常运行时没有电气连接，只能通过磁耦合变压器与上一级的220kV环网相连接。
图4为华中等地区35kV网络和10kV网络电压等级的小电流接地系统。图中还有两种类型变压器的变电站没有画出，即变比为220/110/10kV，接线形式为Y0/Y0/d的三绕组变压器的220kV变电站；变压器变比为110/10kV，接线形式为Y0/d的双绕组变压器的110kV变电站。但每个电压等级的接线形式图中都已包括。
从图3和图4可以看出，不论是双绕组变压器的220kV变电站、110kV变电站、66kV变电站、35kV变电站，还是三绕组变压器的220kV变电站（其主变角接的低压侧有35kV或10kV两种）、110kV变电站，它们的低压侧绕组都是角接的小电流接地系统，且为Y/d-11点接线。对于66kV网络而言，220kV变电站变压器的低压侧是其电源侧（以下称电源侧绕组）。上述这些变电站变压器的低压侧都是角接的小电流接地系统。既然是角接不是星接，就没有中性点，因此图1和图2的画法与实际不符，也就不应该用图2的画法分析。当然从等效的角度把角接的绕组等效成星接进行分析是完全可以的，但应该有这样的描述。更不应该把消弧线圈再画在这个等效星接的中性点上，因为这里没有消弧线圈。如果把消弧线圈画在这个中性点上，对外部而言不再等效。
2.负荷侧分析
对于66kV系统而言，66kV变电站变压器星接的高压侧绕组是其负荷（以下称负荷侧绕组），目前消弧线圈基本安装在负荷侧绕组的中性点上。在发生单相接地时，电容电流也不会像图2中标有的方向在星接负荷侧绕组回路中流动，因为这里的绕组不是电源侧绕组。原因如下：
根据实验测得的结果可知，对于负荷侧绕组中性点所接的消弧线圈，当系统发生单相接地时，这个负荷侧绕组三相中的每一相基本都流过消弧线圈电流的1/3，而变压器副绕组角接可以流过相位相同的零序电流以抵消原绕组零序电流产生的磁通。若消弧线圈容量大于所接变压器容量的35%左右时，消弧线圈所接这相的相电压就会变小，负荷侧绕组的三相相电压变得不再对称，负荷侧这相绕组的电流也会小于消弧线圈总电流的1/3。这与实验变压器参数、导线阻抗等有关。
假如把图2中虚线框部分看成是负荷侧绕组的话，那它就只是负荷，而变压器这种负荷的一次电流当然是由变压器的励磁电流、副绕组的电流、原绕组中性点所接负荷的电流（零序电流）等决定，不随线路充电电容电流的有无及大小而改变。也就是说，系统单相接地时的电容电流和消弧线圈的电流一起考虑，也不会像图2中的电流方向流动。对于10kV网络而言，其负荷侧变压器（即配电变压器）的原、副绕组都不是角接，这也是没有把消弧线圈接在10kV电压等级网络中负荷侧绕组中性点上的一个原因。 3.人工中性点分析
有些新建的220kV变电站，消弧线圈经过接地变压器原绕组的中性点并通过原绕组接在66kV母线上。对于两绕组或三绕组低压侧的10kV系统，在变电站的10kV母线上一直采用这种补偿方式。这个接地变虽然接了消弧线圈，但它也不是电源，只是一个仅带有消弧线圈负载的变压器（一般采用Z型接线），或者副绕组接有站用电的站用接地变压器，其各个电流流向与1.2中的负荷侧繞组中的电流类似，也不会像图2那样流动。从补偿的角度来看，与负荷侧绕组中性点接入消弧线圈的补偿原理及功能一致。
二、新方法
由以上分析可知，针对目前由降压变压器角接的低压侧供电的小电流接地系统，发生单相接地时，沿用传统的分析方法不适用于66kV和10kV网络。通过上述分析过程可以得到正确的图形画法，如图5所示。图中只画出了与小电流接地系统同一电压等级的有电气直接连接的网络和对应一个负荷侧变压器（对于10kV网络指接在10kV母线上的专用接地变，或站用接地变压器，下同）的绕组。图5中上边的虚线框为角接的电源侧绕组，左下角虚线框内为星接的负荷侧绕组和中性点所接的消弧线圈。其运行方式为C相金属性接地且消弧线圈全补偿时，电容电流和消弧线圈电流的流向示意图。实际上，大多数采用过补偿方式，但不论消弧线圈采用过补偿还是欠补偿或全补偿，对图5中的消弧线圈在负荷侧绕组中产生的电流而言，都会像图5中的电流方向流动，而此时负荷侧绕组中C相的零序电流要通过角接的电源侧绕组流回到另外两相。因此在分析这样的电力网络时，至少要画出两个绕组（星、角接线不同的负荷侧绕组和电源侧绕组）才能正确分析。
三、结论
从实验结果和以上分析可知，消弧线圈接在变压器的原绕组中性点或副绕组中性点，在两侧各相绕组中产生的电流是不同的。利用图1和图2只能正确分析电源侧绕组为星接的小电流接地系统。对由角接的电源侧绕组和星接的负荷侧绕组所组成的所有66kV、35kV和10kV电压等级的小电流接地系统，图1和图2的画法既与实际不相符，也不能正确分析，而用图5就能够进行正确、全面地分析。因此分析的方法一定要具有针对性。这是本文的新观点，新方法也是对目前方法的补充。
参考文献：
[1]江缉光.电路原理[M].北京：清华大学出版社，1996.
[2]李发海，陈汤铭，等.电机学[M].北京：科学出版社，1984.
[3]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：水利电力出版社，1985.
（责任编辑：孙晴）