安全（三） | 应力电压向量法的几点补充及注电真题总结

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这篇是接着《安全（一） | GB16895.10中应力电压计算的一种简便方法——向量法》一文说的。

安全（一） | GB16895.10中应力电压计算的一种简便方法——向量法
注册电气作为一个考试，出题人的思维往往会遵循循序渐进的模式，由浅入深。

这篇文章，首先在GB16895.11规范应力电压例图的基础上进行一些变化，

然后再把历年注电考试真题中，跟应力电压相关的题目按时间顺序，逐一摘录出来。

目的是展示向量法的实际应用，并再次验证向量法的正确性和便捷性。

变化1 - 增加接地电阻影响Im

题目给的故障电流和流过电阻R的电流Im，有的时候并不是一样的。

无脑套用Im，再去查表带公式，结果就是错的。

比如下图，规范里面的例图没有4Ω这个电阻，我在设备处做个接地，增加这个接地电阻很合理，或者增加进入建筑物时的重复接地。

并且注意Im标注的位置

这时候，就不能简单的带公式R×Im了

而是要考虑R和4Ω两个电阻的并联，4*R/(4+R)*Im

下图，同理，我在电源低压侧加个接地电阻。

也是并联分流的关系，流过R的电流是分流以后的电流，而不能直接带入Im。

变化2-Im不作为已知条件，求故障电流

单相接地故障电流的求法，大体下面几种情况

B.1 不接地系统的故障电流

接地点故障电流等于电容电流。

B.2 谐振接地的故障电流

假设，已知电容电流是20A，那么故障点的故障电流是多少？

应该是用1.35*Ic-Ic，因为故障点的剩余电流就是IL-Ic，

那么它就等于20*0.35=7A

关于谐振接地故障电流的求法，我个人还有一些疑问，欢迎后台留言探讨。

B.3 高阻接地的故障电流

仍然已知电容电流Ic，那么故障点的故障电流是多少？

电阻电流是电容电流的1.1倍，电阻电流和电容电流相位差是90度。

所以，应该故障电流是[(1.1×Ic)² + Ic²]^0.5

另外，高阻接地条件是电容电流小于7A，故障电流小于10A才能用（下图）。

[(1.1×Ic)² + Ic²]^0.5≤10A，反算Ic。

大概是6.727A，所以高阻接地电容电流不大于7A是这么来的，是算出来的，不是人为规定的数字，所以还是要理解原理。

然后，18年考了一个50065接地规范里的50/I公式（下图），I就是单相接地故障电流。

这个I也跟上面说的一样有三种变化（不接地、谐振、高阻）。

题目给的条件是10kV侧不接地，10kV侧故障时的电容电流15A。

但是，在50064里规定，高阻接地、谐振接地或不接地系统，故障电流都要不大于10A（下图）。

那么，问题来了。这个50/I公式当中的I，是用规范的10A，还是带题目给的15A？

从答案判断出题人的意思是用15A。

但，出题的人没有注意不大于10A的规范规定（个人认为，题目不够严谨，忽略了规范之间的联系，给了一个错误的已知条件）。

但是万一哪天他要是反应过来，他就会让你带10A而不是15A了。

下面结合历年真题，进一步举例说明向量法的应用。

2013年真题

某高层办公楼供电电源为交流10kV，频率50Hz, 10/0. 4kV变电所设在楼内，10kV 侧采用低电阻接地系统，400/230V 侧接地形式采用TN-S系统且低压电气装置采用保护总等电位联结系统。

13A02.办公楼10/0. 4kV变电所的高压接地系统和低压接地系统相互连接，变电所的接地电阻为3. 2Ω。若变电所10kV高压侧发生单相接地故障，测得故障电流为150A，在故障持续期内低压系统线导体与变电所低压设备外露可导体部分之间的工频应力电压为下列哪项数值?

解答

这个题就是用文字描述16895.10图中TN系统RB和RE连接时的那个情况，直接查表U1=U2=220V

用向量法，

首先低压侧中性点位移，位移后相电压为220+3.2*150

然后设备外壳电压为3.2*150

所以，220+3.2*150-3.2*150=220V

这种完全按规范原图来，毫无变化的弱智题，查表和向量法效率差不多。

等翻到规范查完表，用向量法也就基本分析完了。

2017年真题

某10kV变电所的配电接线如下图所示，RE与RB相互独立，RE与RA相互连接，低压侧IT系统采用经高电阻接地，RD远大于RA、RB及RE，低压侧线电压为AC380V。变电所内高压侧发生接地故障时，经过RE的故障电流IE=10A，计算高压侧发生接地故障时低压电器装置相线与外壳间的工频应力电压U1应为下列哪项数值。( 忽略线路、变压器及未知阻抗。)

解答

方法1 等电位传递法

U1=UAB=UA'B'=UA'E'+UE'B'=UA'E'+UEB'=U0+IE*RE=220+10*10=320V

现在看这个过程清晰明了，但考场时去一步步分析，并不容易。

个人觉得这种方法容易出错。

方法2 向量法

①低压侧中性点经高阻接地，RE和RB相互独立，高压侧RE上的故障电压无法传递到低压侧中性点，故中性点不偏移，相电压还是220V。

②低压侧设备外壳电压是100V，因为此故障电压通过PE导体传递到设备外壳。

③考虑最不利情况，应力电压U1=220+100=320V

分析：

方法二解答过程的字数是比方法一多了一些，但思路却简单很多。

熟练以后用向量法做，这题也就不到3分钟就搞定。

此外这道2017年的题明显比2013年上了一个台阶，他在GB16895.11规范原图的基础上加了一个设备的接地电阻，但是出题人比较善良，虽然把原图变了，但他并没有在这个接地电阻上做文章，如果再坏一点的话，可以在IE上挖个坑，一大部分人肯定注意不到RE和RA并联分流的问题。

规范原图

2019年真题

某厂房内设置一座10/0. 4kV变电所，10kV 电源引自上级35/10kV变电站，该变电站为独立建筑物，10kV 系统为不接地系统，厂房内10/0. 4kV变压器中性点接地与保护接地共用一个接地装置，接地电阻RB为1Ω，厂房内采用等电位联结。请回答下列相关问题。

19P13.如果厂房内10kV侧出现单相接地故障，接地故障电流为15A，下图中用电设备的相导体与设备外壳之间的电压U，设备外壳与所在地面之间的电压Uf为下列哪组数值?

解答：

这个题就是图片版的13年真题，直接查表能查出来220V。

用向量法，

首先低压侧中性点位移，位移后相电压为220+15*1

然后设备外壳电压为15*1=15V

所以，220+15-15=220V

由于做了等电位MEB，并且用电设备在MEB范围内，Uf=0

19P14.室外用电设备采用TN-S系统供电，若厂房内10kV侧出现单相接地故障，接地故障电流为15A，下图中用电设备的相导体与设备外壳之间的电压U，设备外壳与所在地面之间的电压U,为何值?

解答

这一问跟上一问的区别是用电设备在室外了，在等电位联结范围以外

用向量法，

首先低压侧中性点位移，位移后相电压为220+15*1

然后设备外壳电压为15*1=15V

所以，220+15-15=220V

虽然厂房内做了MEB，但是室外用电设备由于在MEB范围以外，PE线还是可以把故障电压传递到外壳。Uf=15V

19P15.室外用电设备采用TT系统供电，用电设备就地设置接地极，接地电阻RA为2Ω，若厂房内10kV侧出现单相接地故障，接地故障电流为15A，下图中用电设备的相导体与设备外壳之间的电压U1，设备外壳与地面之间的电压Uf为何值?

解答

用向量法，

首先低压侧中性点位移，位移后相电压为220+15*1

然后设备外壳电压为0V

所以，220+15-0=235V

Uf=0V

这就是19年的题，同一个知识点考了三个题......

不知道命题人怎么想的，这么喜欢应力电压吗

三个题看下来，这个出题人似乎想表达，MEB设置部位对安全的影响，以及TT系统可以避免PE线传递故障电压。

本文完。

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