胡海棠　陸文穎

摘 要：接地變壓器是變電站的重要一次設(shè)備之一，起到平衡電容電流和提供保護(hù)的作用。然而接地變保護(hù)則是監(jiān)視接地變，對(duì)故障可靠動(dòng)作，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。本文從接地變壓器的功能出發(fā)，引出了其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)并根據(jù)其結(jié)構(gòu)分析了其運(yùn)行原理，并對(duì)接地變壓器的保護(hù)配置作簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：接地變壓器；功能；物理結(jié)構(gòu)；運(yùn)行原理；保護(hù)配置

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）16-0150-01

1 接地變壓器的作用

中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各相間的電壓大小和相位仍然不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，故障點(diǎn)流過(guò)的故障電流大小是該系統(tǒng)原來(lái)相對(duì)地電容電流的3倍，對(duì)于35kV系統(tǒng)，若該電流不大于10A，系統(tǒng)仍可以運(yùn)行一段時(shí)間，這便是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。但是隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，特別是對(duì)于城市電網(wǎng)中電纜線路的增多，電網(wǎng)的對(duì)地電容亦將隨之增大，接地故障的電流越來(lái)越大（超過(guò)10A），此時(shí)接地點(diǎn)將產(chǎn)生間歇性電弧，引起過(guò)電壓，從而使非故障相對(duì)地電壓極大增加。在電弧接地過(guò)電壓的作用下，可能導(dǎo)致絕緣損壞，造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，使事故擴(kuò)大[1]。

為了防止上述事故的發(fā)生，目前普遍采用的方法有兩種：（1）在中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈，其目的是利用消弧線圈的感性電流補(bǔ)償接地故障時(shí)的容性電流，使接地故障電流減小，以致自動(dòng)熄弧，保證繼續(xù)供電；（2）裝設(shè)接地保護(hù)，并為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護(hù)可靠動(dòng)作切除接地線路。

實(shí)現(xiàn)以上兩種功能，都需要系統(tǒng)提供一個(gè)可以接地的中性點(diǎn)。然而，對(duì)于大多數(shù)輸電變壓器，為了平衡由于變壓器鐵芯非線性產(chǎn)生的三次諧波磁通，一般將變壓器低壓繞組連接成三角形。比如220kV電力變壓器主要采用Y/Y/D聯(lián)結(jié)的三繞組變壓器或Y/D聯(lián)結(jié)的雙繞組變壓器，低壓側(cè)均采用三角形接線，無(wú)法引出接地點(diǎn)。為解決上述矛盾，必須在低壓母線側(cè)或者是變壓器低壓側(cè)接入接地變壓器作為人工接地點(diǎn)。

2 單相接地故障時(shí)的電流分布

分析接地變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)的故障電流分布情況。設(shè)主變壓器的正序阻抗、負(fù)序阻抗分別為ZT1、ZT2；

每公里輸電線路的正序阻抗、負(fù)序阻抗分別為zl1、zl2，Lk為故障點(diǎn)到主變壓器的線路長(zhǎng)度；

由前文的論述可知，接地變的正負(fù)序阻抗為勵(lì)磁阻抗，可認(rèn)為其為無(wú)窮大，零序阻抗很小，設(shè)為Zt0，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，忽略負(fù)荷電流和對(duì)地電容電流。

3 接地變壓器保護(hù)原理

3.1 非電量保護(hù)

接地變壓器非電氣量保護(hù)包括瓦斯保護(hù)和溫度保護(hù)，和變壓器非電量保護(hù)相同，主要用于反應(yīng)繞組內(nèi)部多相短路、匝間短路和鐵芯過(guò)熱等。

3.2 電氣量保護(hù)

接地變壓器電氣量保護(hù)包括電流速斷和過(guò)電流保護(hù)、中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)。

電流速斷和過(guò)電流保護(hù)主要用于切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的相間故障和單相接地故障。結(jié)合公式（1）、（2）可知：電流互感器二次繞組聯(lián)接成三角形，一方面可以消除區(qū)外接地故障產(chǎn)生的零序電流對(duì)保護(hù)的干擾，防止區(qū)外故障時(shí)過(guò)電流保護(hù)誤動(dòng)作，另一方面可以增加區(qū)內(nèi)故障時(shí)流入過(guò)流繼電器的電流，使保護(hù)在保證選擇性的前提下靈敏可靠的切除故障。

中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)的二次電流取自接地變壓器中性點(diǎn)流變。由上文第3部分對(duì)于k1、k2點(diǎn)的接地故障的分析可知，接地變壓器區(qū)內(nèi)或區(qū)外發(fā)生接地故障，中性點(diǎn)流變都會(huì)流過(guò)故障電流，因此中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)是全系統(tǒng)接地故障的總后備保護(hù)，其動(dòng)作電流小動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

接地變壓器作為電力系統(tǒng)中人為引出的接地點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。只有準(zhǔn)確掌握其運(yùn)行原理，并根據(jù)其原理配置保護(hù)功能，才能在發(fā)生事故時(shí)正確處理，更好地為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行服務(wù)。本文淺談對(duì)接地變保護(hù)原理的學(xué)習(xí)，結(jié)合保護(hù)配置進(jìn)行故障分析，并提出對(duì)接地變保護(hù)的研究展望。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[Z].中國(guó)電力出版社，2000.2.

[2]李發(fā)海，朱東起.電機(jī)學(xué)[Z].科學(xué)出版社，2007.1.endprint