单选题
83、中性点不接地系统中,发生单相完全金属性接地时,非故障相的相电压将( )。
A
升高;
B
升高不明显;
C
升高
倍;
D
降低;
答案解析
正确答案:C
解析:
本题考查中性点不接地系统(即小电流接地系统)在发生单相完全金属性接地故障时,各相对地电压的变化规律。
一、核心知识点解析:
1. 正常运行时的电压关系:
在中性点不接地的三相系统中,电源中性点电位与大地电位近似相等(无直接电气连接),三相相电压对称,幅值均为相电压有效值Uφ,互差120°。此时,各相对地电压即为各自的相电压,即:
- UA = Uφ∠0°
- UB = Uφ∠−120°
- UC = Uφ∠120°
中性点对地电压UN = 0。
2. 单相完全金属性接地(以A相为例):
“完全金属性接地”指A相经零阻抗(理想导线)与大地相连,即A相对地电压被强制钳位于零:UA′ = 0。
由于中性点不接地,系统无低阻抗返回通路,故接地电流仅为线路对地电容电流,数值很小(属小电流接地),但电压分布将重新分配。
3. 中性点位移现象:
因A相被强制接地,原对称的电压平衡被破坏,导致中性点电位不再为零,而发生“中性点位移”。设位移后的中性点对地电压为UN′,则各相对地电压变为:
- UA′ = UA − UN′ = 0 → UN′ = UA
- UB′ = UB − UN′ = UB − UA
- UC′ = UC − UN′ = UC − UA
代入对称相量:设UA = Uφ∠0°,则UB = Uφ∠−120°,UC = Uφ∠120°,计算得:
- UB′ = Uφ∠−120° − Uφ∠0° = Uφ[cos(−120°)+jsin(−120°) − 1]
= Uφ[−1/2 − j√3/2 − 1] = Uφ[−3/2 − j√3/2]
其模为 |UB′| = Uφ × √[(−3/2)² + (√3/2)²] = Uφ × √[9/4 + 3/4] = Uφ × √3
同理可得 |UC′| = Uφ × √3。
因此,非故障相(B相和C相)的对地电压幅值由原来的Uφ升高至√3 Uφ,即升高为原来的√3倍。
4. 物理本质:
该结果源于线电压等于相电压的矢量差,在单相接地后,非故障相的对地电压等于对应线电压(如UB′ = UBA,UC′ = UCA),而线电压大小恒为相电压的√3倍。故非故障相电压升至线电压水平,即√3倍相电压。
二、选项辨析:
A:升高 —— 表述正确但不精确,未说明升高幅度,不符合工程分析要求;
B:升高不明显 —— 错误,实际升高显著(达173%),远非“不明显”;
C:升高√3倍 —— 正确,准确反映非故障相电压有效值由Uφ升至√3 Uφ;
D:降低 —— 完全错误,与实际电压升高现象相反。
三、注意事项:
- 此结论仅适用于中性点不接地或经高阻抗接地系统;
- “完全金属性接地”是理想化模型,忽略接地电阻,确保故障相电压严格为0;
- 实际中存在分布电容,但本题按集中参数、稳态工况分析,电容不影响上述电压幅值关系(仅影响接地电流路径和暂态过程);
- 该电压升高是系统绝缘设计需重点考虑的因素,要求设备按线电压等级配置绝缘水平。
综上,正确答案为C。
题目纠错
集团公司风电运行知识题库
