2.4 小电流接地系统单相接地故障的谐波特征分析

在中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈的补偿是针对零序基波电流，其容量主要依据电网的总电容电流来确定，因此消弧线圈的电抗L满足

其中 Ci是各条出线的零序对地电容，补偿系数 k接近于1。然而对于k次谐波，在一定的中性点谐波电压下，电容的容抗将减少至基波情况的k分之一，而消弧线圈的电抗则要增加至基波情况的k倍。所以对谐波电流，消弧线圈的阻抗要比全部分布电容的阻抗大的多，从而不会对零序谐波电流的大小和方向有大的影响。因此，中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统的谐波分量有相同的规律。

在电力系统中含量比较大的谐波主要是奇数次谐波，且随着谐波频率的增加含量越来越少。三次谐波电流会在变压器三角形一侧形成环流，因此一般其含量很小。系统中含量较大的是五次谐波，下面将主要分析小电流接地系统中的五次谐波分量。

当某一相发生接地故障时，相当于在该相对地电容中并联接入故障电阻 Rd，此时的情况和中性点不接地的情况非常类似，仅仅是电容的容抗值、谐波电压和谐波电流的幅值不同，电路图如图2-1所示。电力系统中的谐波，主要来源于非线性负载，非线性负荷可认为是谐波电流源，系统中的畸变的电流，引起电压波的畸变，产生了谐波电压。

线路1：

即非故障线路流过本身的五次谐波电容电流，方向超前零序谐波电压 90°。

线路3：

即故障线路零序五次谐波电流大小为非故障线路零序五次谐波电流之和，方向与非故障线路相反。

显然当母线故障时，所有线路都流过本身的零序五次谐波电流，方向超前零序谐波电压 90°。

因此，利用故障线路的零序五次谐波电流幅值大且方向与其他线路相反的原理可以实现中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的故障选线，即五次谐波故障选线方法。