在三相交流电力系统中,单相接地时其他两相电压升高至线电压值的现象主要发生在中性点不接地系统(或经消弧线圈接地的小电流接地系统)中。这一现象的本质是故障后系统中性点电位偏移,导致非故障相对地电压重新分配。以下从正常运行、故障状态、原理分析三个层面详细解释:
(1)三相电源电压Ua、Ub、Uc对称,相位互差120°,相量和为零(Ua+Ub+Uc=0)
(2)中性点N的电位为零(理想状态下,因三相对称,对地电容电流平衡)
(3)各相对地电压等于其相电压(如相电压为220V时,各相对地电压均为220V)。
(4)线电压(如Uab、Ubc、Uca)为相电压的1.732倍(如380V),且线电压始终对称。
(1)故障相电压强制为零:A相通过接地点与大地等电位,因此A相对地电压Uad=0。
(2)中性点电位偏移:由于中性点不接地,无法固定为零电位,此时中性点N的电位会偏移至与故障相相反的电位(即Un=-Ua,相量与A相电压大小相等、方向相反)。
①B相对地电压Ubd=Ub+Un=Ub-Ua(相量差)。
②C相对地电压Ucd=Uc+Un=Uc-Ua(相量差)。
(1)A相接地→A相故障点电位被钳位到0→系统中性点N电位被迫偏移至-Ua。
(2)非故障相(B相、C相)的对地电压=该相电源电压+中性点对地电压=Ub+(-Ua)或Uc+(-Ua)。
(3)Ub-Ua和Uc-Ua在数值和相位关系上正好等于线电压Uba和Uca。
(4)因此,B相和C相的对地电压升高到线电压值(即正常相电压的√3倍)。
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