TN接地系统接地故障电流计算与分析

admin

TN系统在用电端发生接地故障(以下统称故障)时的等效电路图如图1所示。

图1 TN系统故障时等效电路图
说明：Rph为相导体电阻，mΩ；Xph为相导体电抗，mΩ；RPE为PE导体电阻，mΩ；XPE为PE导体电抗，mΩ；RB为变压器中性点接地电阻，mΩ；Rs为变压器低压侧内电阻，mΩ；Xs为变压器低压侧内电抗，mΩ；Id为接地故障电流(交流方均根值)，以下统称故障电流，kA。
TN系统接地故障电流(Id)按以下计算
    .............................公式1
公式1中：Unom为相导体对地标称电压，V；Rph•p为相保回路电阻，mΩ；Xph•p为相保回路电抗，mΩ； 为故障回路电阻、 为故障回路电抗，包括高压侧系统阻抗(归算到低压侧)及变压器、低压母线、低压线路相保电阻之和、电抗之和，mΩ。

当TN系统故障点离电源点(变压器)距离较长，且PE导体和相导体共处于电缆内或穿于同一导管、线槽内时，可认为Xph•p远小于Rph•p，可以忽略Xph•p，并且忽略变压器低压侧内阻，TN系统接地故障电流计算公式1可简化为公式2：
   ..........................公式2
应指出：
①当TN系统的线路截面积大(如相导体截面积在120mm2及以上)时，其电阻值较小，忽略电抗(X ph•p)将导致较大误差。相导体截面积为 120mm2(PE导体为70mm2)时，忽略电抗，使Id增大了3%-4%；相导体截面积为150mm2时，Id增大了5%-6%；相导体截面积为185mm2时，Id增大了7%-8%。为此，我国电气专家任元会建议对截面积为120mm2及以上的相导体，按公式计算的1d值乘以0.96-0.92的修正系数。
②当TN系统故障点离变压器距离很小(发生的概率很小)，变压器容量小，线路截面积大时，忽略变压器阻抗将导致很大误差，不能用简化公式简化 计算，应按公式计算，必须计入变压器阻抗。当故障点离变压器距离较短(如几十米)时，可按公式计算，但应乘以必要的修正系数。
③TN系统故障电流Id的大小，对选择保护电器的参数至关重要。Id值大小取决于线路长度、截面积、敷设方式等因素，其值可达几百至几千安培，甚至更大。更应关注的是，线路很长导致Id值很小时，将使过电流保护电器不能在规定时间内动作，必须进行计算，在《用断路器作故障防护时铜芯电缆最大允许长度》等文章阐述了故障防护要求和简易的计算方法。