即使高电阻接地在提高安全性方面带来了很大的好处，但还有一些重要的事情需要考虑，其中包括许多可能会使检测低级接地故障变得困难的因素。其中一些因素会因变频器的使用（VFD）而加剧。

 

本文将介绍 HRG 系统如何运作的一些方面内容，探讨 HRG 系统中接地故障监测所面临的各种挑战，并展示如何解决这些技术挑战的。

 

检测接地故障

 

由于 HRG 系统可防止接地故障引起过电流跳闸，因此必须有一种方法来检测接地故障何时发生。在接地系统中检测接地故障的  佳方法是使用电流感应接地故障继电器（GFR），它使用的是磁势平衡零序电流互感器（CT 或 ZSCT）来检测不应该存在的电流。如此能够进行选择性协调，并且使找出接地故障。

 

任何贯通式电流互感器在所有载流导体都通过 CT 窗口时都将成为磁势平衡零序 CT。如果没有接地故障，则 CT 的输出为零。如果有接地故障，电流不会增加到零，可以检测到差值并用于发出报警信号，或将故障部分跳闸。

 

限制因素

 

许多因素可能会限制测量低电平接地故障电流的能力。这些因素包括系统电容、不平衡单相负载、电流传感器限制、低频运行、谐波分量和 VFD 载波频率。

 

系统电容

 

所有电气系统都具有对地电容。虽然实际上电容是系统上分布的，但它通常被建模为“集总”值，如图 2 所示。在接地系统上，如果所有三相电容相等，则在一起的磁势平衡 CT 读数将为零，但是如果电容或相对地电压不相等，则 CT 将具有非零值的输出。除非跳闸阈值增加，否则会导致故障跳闸，并降低检测低电平接地故障的能力。这在很大程度上解释了工业系统中不可能实现人员保护电平的原因。

 

“图 2：如果所有三相的分布电容相等，则三相在一起的磁势平衡 CT 读数为零，但如果电容或相对地电压不相等，则 CT 将具有非零的输出值。

 

充电电流

 

当未接地系统的那相短路接地时，电流将会流经电容至其他两相接地，如图 3 所示。注意，“1”点上磁势平衡 CT 将测量充电电流，而“2”点上的磁势平衡 CT 测得值为零。该充电电流可能足够大到使接地故障继电器在未故障馈线上作用。为避免这种所谓的交感跳闸，对这些馈线的保护必须设定在高于充电电流的电平之上；如果交感运行是可以接受的，保护等级可以设定得较低。

 

电压不平衡

 

如果三相的线间电压是不等的，则通过相电容的电流亦将不等，导致稳态零序电流。这种电压不平衡可能是不平衡单相效用负载的结果。其影响通常较小，但可能会影响低电平接地故障电流的检测。值得注意的是，在没有电流泄漏至接地的情况下，不平衡负载电流将不会导致接地故障跳闸，因为在磁势平衡 CT 中的相电流将增加到零。

 

电流互感限制

 

电流互感器对于低电流和高电流都有其自身的限制。在低电流端，有一个  小的初级电流将产生一个输出，而且在某些条件下，这使得有必要使用专门的 ZSCT。在高电流端，可能存在磁芯饱和的问题，输出不再与初级电流成比例。即使初级电流没有过量，如果主导体放置不良或者存在大浪涌电流，变压器磁芯部分可能会进入饱和状态，从而防止平衡电流正确相加，并且在没有零序电流时产生输出。降低这种影响的方法之一是使用通量调节器，这是一种适合 CT 窗口的导磁套筒，可减少局部饱和。将相导体居中放置在 CT 窗口中，并将它们以 ABC、ABC等（而不是 AA、BB、CC等）绑在一起也是有帮助的。

 

“图 3：当未接地系统的一相短路接地时，电流将会流经电容至其他两相的接地。该充电电流可能足够大到导致未故障馈线上互感跳闸。