即使高電阻接地在提高安全性方面帶來了很大的好處，但還有一些重要的事情需要考慮，其中包括許多可能會使檢測低級接地故障變得困難的因素。其中一些因素會因變頻器的使用（VFD）而加劇。

 

本文將介紹 HRG 系統如何運作的一些方面內容，探討 HRG 系統中接地故障監測所面臨的各種挑戰，并展示如何解決這些技術挑戰的。

 

檢測接地故障

 

由于 HRG 系統可防止接地故障引起過電流跳閘，因此必須有一種方法來檢測接地故障何時發生。在接地系統中檢測接地故障的  佳方法是使用電流感應接地故障繼電器（GFR），它使用的是磁勢平衡零序電流互感器（CT 或 ZSCT）來檢測不應該存在的電流。如此能夠進行選擇性協調，并且使找出接地故障。

 

任何貫通式電流互感器在所有載流導體都通過 CT 窗口時都將成為磁勢平衡零序 CT。如果沒有接地故障，則 CT 的輸出為零。如果有接地故障，電流不會增加到零，可以檢測到差值并用于發出報警信號，或將故障部分跳閘。

 

限制因素

 

許多因素可能會限制測量低電平接地故障電流的能力。這些因素包括系統電容、不平衡單相負載、電流傳感器限制、低頻運行、諧波分量和 VFD 載波頻率。

 

系統電容

 

所有電氣系統都具有對地電容。雖然實際上電容是系統上分布的，但它通常被建模為“集總”值，如圖 2 所示。在接地系統上，如果所有三相電容相等，則在一起的磁勢平衡 CT 讀數將為零，但是如果電容或相對地電壓不相等，則 CT 將具有非零值的輸出。除非跳閘閾值增加，否則會導致故障跳閘，并降低檢測低電平接地故障的能力。這在很大程度上解釋了工業系統中不可能實現人員保護電平的原因。

 

“圖 2：如果所有三相的分布電容相等，則三相在一起的磁勢平衡 CT 讀數為零，但如果電容或相對地電壓不相等，則 CT 將具有非零的輸出值。

 

充電電流

 

當未接地系統的那相短路接地時，電流將會流經電容至其他兩相接地，如圖 3 所示。注意，“1”點上磁勢平衡 CT 將測量充電電流，而“2”點上的磁勢平衡 CT 測得值為零。該充電電流可能足夠大到使接地故障繼電器在未故障饋線上作用。為避免這種所謂的交感跳閘，對這些饋線的保護必須設定在高于充電電流的電平之上；如果交感運行是可以接受的，保護等級可以設定得較低。

 

電壓不平衡

 

如果三相的線間電壓是不等的，則通過相電容的電流亦將不等，導致穩態零序電流。這種電壓不平衡可能是不平衡單相效用負載的結果。其影響通常較小，但可能會影響低電平接地故障電流的檢測。值得注意的是，在沒有電流泄漏至接地的情況下，不平衡負載電流將不會導致接地故障跳閘，因為在磁勢平衡 CT 中的相電流將增加到零。

 

電流互感限制

 

電流互感器對于低電流和高電流都有其自身的限制。在低電流端，有一個  小的初級電流將產生一個輸出，而且在某些條件下，這使得有必要使用專門的 ZSCT。在高電流端，可能存在磁芯飽和的問題，輸出不再與初級電流成比例。即使初級電流沒有過量，如果主導體放置不良或者存在大浪涌電流，變壓器磁芯部分可能會進入飽和狀態，從而防止平衡電流正確相加，并且在沒有零序電流時產生輸出。降低這種影響的方法之一是使用通量調節器，這是一種適合 CT 窗口的導磁套筒，可減少局部飽和。將相導體居中放置在 CT 窗口中，并將它們以 ABC、ABC等（而不是 AA、BB、CC等）綁在一起也是有幫助的。

 

“圖 3：當未接地系統的一相短路接地時，電流將會流經電容至其他兩相的接地。該充電電流可能足夠大到導致未故障饋線上互感跳閘。