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TN接地系统接地故障电流计算与分析

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发表于 2020-11-21 09:44:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。
202011202009115241.png
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
202011201819324067.png     .............................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; 202011201821418338.png 为故障回路电阻、 202011201822239100.png 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:
202011201830209465.png    ..........................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 202011201833299772.png 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。

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