彭青偉

摘要：分析了接地變壓器的基本原理，根據(jù)技術(shù)規(guī)定，介紹了三種比較合理的接????????????地變壓器容量計(jì)算方法，并給出了2個(gè)計(jì)算實(shí)例。

關(guān)鍵詞：接地變壓器;容量;計(jì)算方法

引言

我國(guó)電力系統(tǒng)中的35kV、10kV電網(wǎng)一般都采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。如果系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，接地相的接地電流是非故障相對(duì)地電容電流之和。當(dāng)接地電流超過(guò)10A時(shí)，每次電流過(guò)零點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)暫時(shí)性熄弧過(guò)程和伴隨其后的再度擊穿絕緣都會(huì)引起電網(wǎng)中的電磁能量的劇烈震蕩，使非故障相，系統(tǒng)中性點(diǎn)乃至故障相產(chǎn)生電弧接地過(guò)電壓，這種過(guò)電壓可高達(dá)4倍或更高。它將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1.接地變的作用

接地變壓器在電力系統(tǒng)中是屬于保護(hù)設(shè)備。它的作用：?我國(guó)大多10kV的電壓系統(tǒng)，均采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，以提高供電的可靠性;但隨著系統(tǒng)的增大（變壓器容量及出線的增多），當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電容電流會(huì)很大，可能造成“弧光接地過(guò)電壓”，危害設(shè)備絕緣安全，易造成設(shè)備損壞。為此人們想出了在中性點(diǎn)加裝“消弧線圈”，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，用消弧線圈的電感電流來(lái)平衡接地點(diǎn)的電容電流，避免形成弧光接地過(guò)電壓。?但我國(guó)電力系統(tǒng)中的電力變壓器10kV繞組大多是角形接線，沒(méi)有中性點(diǎn)，致使消弧線圈沒(méi)有辦法安裝;于是人們?cè)O(shè)計(jì)了“接地變壓器”，接地變壓器就是一個(gè)“星形”接線的變壓器，通過(guò)這個(gè)星形接線的變壓器，人造了一個(gè)“中性點(diǎn)”，就使消弧線圈能夠接到這個(gè)人造中性點(diǎn)上，解決了10kV電壓系統(tǒng)沒(méi)有中性點(diǎn)的問(wèn)題。?所以說(shuō)，接地變壓器就是為安裝消弧線圈而裝設(shè)的一個(gè)一次線圈為星形接線的，有中性點(diǎn)引出的變壓器。它是為電力系統(tǒng)的安全而設(shè)置的。

2.工作原理

為了抑制弧光接地過(guò)電壓，就必須改電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)為中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地或經(jīng)消弧線圈接地。

由于一般電網(wǎng)變電所的主變壓器都使用Yd的接法或YNynd的聯(lián)結(jié)法，特別是10kV配網(wǎng)系統(tǒng)都無(wú)中性點(diǎn)引出。接地變壓器的功能是為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，引出一個(gè)中性點(diǎn)。接地變壓器的特性是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)有很高的勵(lì)磁阻抗，繞組中只流過(guò)較小的勵(lì)磁電流或因中性點(diǎn)電壓偏移引起的持續(xù)電流（此值一般較?。．?dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器繞組對(duì)正序、負(fù)序都呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)零序電流則呈低阻抗，這一零序電流經(jīng)過(guò)接地變壓器中性點(diǎn)電阻或消弧線圈起到減小電網(wǎng)的接地電流和抑制過(guò)電壓的發(fā)生。為此，該接地變壓器的結(jié)構(gòu)就必須采用曲折形的繞組聯(lián)結(jié)法，并在中性線處引出中性點(diǎn)套管，以加裝消弧線圈或接地電阻。其聯(lián)結(jié)圖為圖2-1，

從圖2-1可見(jiàn)，接地變壓器由6個(gè)繞組組成，每一鐵心柱上有2個(gè)繞組，然后反極性串聯(lián)成曲折形的星形繞組。即A1繞組的末端與B2繞組的末端相連，同樣，B1繞組末端與C2繞組末端，C1繞組末端與A2繞組末端相連，然后A2、B2、C2的首端相連則形成曲折變壓器的中性點(diǎn)O。

圖2-2表示了各繞組間的相量關(guān)系。

3.計(jì)算方法

若變壓器無(wú)中性點(diǎn)或中性點(diǎn)未引出，應(yīng)裝設(shè)專用接地變壓器。當(dāng)系統(tǒng)中性點(diǎn)可以引出時(shí)宜選用單相接地變壓器，系統(tǒng)中性點(diǎn)不能引出時(shí)應(yīng)選用三相接地變壓器。其容量應(yīng)與消弧線圈的容量相配合，在選擇接地變壓器容量時(shí)，可以按接地保護(hù)動(dòng)作于跳閘的時(shí)間，利用變壓器的過(guò)負(fù)荷能力。當(dāng)無(wú)廠家資料時(shí)，可取下表所列數(shù)據(jù)。

過(guò)負(fù)荷量/額定容量

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

過(guò)負(fù)荷持續(xù)時(shí)間（min）

60

45

32

18

5

3.1單相接地變壓器（kVA）

式中??U2——接地變壓器二次側(cè)電壓，kV

I2——二次電阻電流，A

K——變壓器的過(guò)負(fù)荷系數(shù)（由變壓器制造廠提供）

3.2三相接地變壓器

其額定容量應(yīng)與消弧線圈或接地電阻容量相匹配。若帶有二次繞組還應(yīng)考慮二次負(fù)荷容量。

對(duì)Z型或YND接線三相接地變壓器，若中性點(diǎn)接消弧線圈或電阻的話，接地變壓器的容量為：

式中??——消弧線圈額定容量;

——接地電阻額定容量。

對(duì)Y/開(kāi)口d接線接地變壓器（三臺(tái)單相），若中性點(diǎn)接消弧線圈或電阻的話，接地變壓器容量為：

4.計(jì)算實(shí)例

在這里舉兩個(gè)算例，以便更好的理解和運(yùn)用這些計(jì)算公式。

4.1某300MW發(fā)電機(jī)出口額定電壓為20kV，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器二次側(cè)電阻接地運(yùn)行，二次側(cè)電壓為220V，接地電阻為0.65Ω，接地變壓器的過(guò)負(fù)荷系數(shù)為1.3，則接地變壓器容量應(yīng)不小于哪項(xiàng)數(shù)值？

（A）74.5kVA????（B）33.1kVA????（C）65.3kVA????（D）57.4kVA

解：根據(jù)公式（1）

降壓變壓器的變比：=52.5

接地變壓器的容量：=57.3?kVA

正確答案為：（D）（宜選擇最接近的值）

4.2某變電所10kV側(cè)采用了YN，d接線的三相接地變壓器，且中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，請(qǐng)問(wèn)下列哪項(xiàng)接地變壓器容量選擇要求是正確的？為什么？（注：為接地變壓器額定容量，為接地電阻容量）

（A）???（B）???（C）????（D）

解：根據(jù)公式（2）和（3）

對(duì)YN，d接線的三相接地變壓器，若中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或電阻接地，接地變壓器的容量為：?，

正確答案為：（C）

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)及改造的不斷深入，特別是自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈的大量使用，接地變壓器也得到了廣泛的應(yīng)用;因此，掌握其工作原理及正確計(jì)算其容量是對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是十分必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》DL/T5222-2005??第18.3條接地變壓器

[2]《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分）P70?二-2-（4）

[3]《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分）P265（三）.