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)生單相接地時(shí)，接地電容電流會(huì)很大，可能造成“弧光接地過電壓”，傷害設(shè)備絕緣，造成設(shè)備損壞事故，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平衡接地點(diǎn)的電容電流，避免形成弧光接地過電壓。

　　但我國電力系統(tǒng)中的電力變壓器10kV繞組大多是角形接線，沒有中性點(diǎn)，致使消弧線圈沒有辦法安裝;于是人們設(shè)計(jì)了“接地變壓器”，接地變壓器就是一個(gè)“Z形”接線的變壓器，通過這個(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)沒有中性點(diǎn)的問題。 所以說，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。

　　一、接地變壓器的作用

　　接地變壓器主要用于對無中性點(diǎn)的一側(cè)系統(tǒng)提供一個(gè)人工接地的中性點(diǎn)。它可以經(jīng)電阻器或消弧線圈接地，滿足系統(tǒng)該側(cè)接地的需求，當(dāng)有附加YN接線繞組時(shí)可兼做站用變壓器使用。

　　接地變壓器接于系統(tǒng)母線三相，額定一次電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致，并應(yīng)考慮與一次系統(tǒng)額定電壓的匹配以及負(fù)載容量的匹配問題。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。

　　若中性點(diǎn)接消弧線圈或小電阻負(fù)載時(shí)，對Z型或YNd接線的三相接地變壓器，其容量SN≥Qx，SN≥Pr。式中：Qx為消弧線圈額定容量;Pr為接地電阻額定容量。

　　對于YNd接線的接地變壓器(三臺(tái)單相)，若中性點(diǎn)接消弧線圈或電阻的話，其容量SN≥√3Qx/3，SN≥√3Pr/3;當(dāng)接地變壓器負(fù)載為小電阻時(shí)，接地變壓器的容量SN不應(yīng)小于電阻的消耗功率，即SN≥U22/3R。

　　二、接地變壓器概述

　　接地變壓器按接線方式分為ZNyn接線(Z型)或YNd接線兩種，其中性點(diǎn)可接人消弧線圈或接地電阻接地。現(xiàn)在多采用Z型(曲折型)接地變壓器經(jīng)消弧線圈或小電阻接地。

　　1.Z型接地變壓器的概述

　　Z型接地變壓器有油浸式和干式絕緣兩種，其中樹脂澆注式是干式絕緣的一種，其在結(jié)構(gòu)上與普通三相芯式電力變壓器相同，只是每相鐵芯上的繞組分為上、下相等匝數(shù)的兩部分，然后把每一相繞組的末端與另一相繞組的末端反接串聯(lián)。兩段繞組極性相反，組成新的一相，接成曲折形連接，將每相上半部繞組首端U1、V1、W1引出來分別接A、B、C三相交流電，將下半部首端U2、V2、W2連在一起作為中性點(diǎn)接相應(yīng)的接地電阻或消弧線圈，如圖10-1所示。Z型接地變壓器按接線方式不同，又分為ZNvn1和ZNyn11兩種形式。

　　Z型接地變壓器還可裝有低壓繞組，接成星形中性點(diǎn)接地(yn)等方式，作為站用變壓器使用。

　　圖10-1 Z型接地變壓器與小電阻或消弧線圈接線方式

　　2.Z型接地變壓器的優(yōu)點(diǎn)

　　Z型變壓器曲折接法的優(yōu)點(diǎn)：①在單相短路時(shí)，接地電流在三相繞組中大致均勻分配，每個(gè)柱上的兩個(gè)繞組的磁勢相反，所以不存在阻尼作用，電流可以暢通地從中性點(diǎn)流向線路;②繞組相電壓中無三次諧波分量，因?yàn)榍勐?lián)結(jié)的三單相變壓器組，因三次諧波特點(diǎn)是向量同方向同大小，因繞制方法，則每相中三次諧波電動(dòng)勢互相抵消，相電動(dòng)勢接近正弦波。

　　Z型接地變壓器同一鐵芯柱上兩半部分繞組中的零序電流方向是相反的，因此零序電抗很小，對零序電流不產(chǎn)生扼流效應(yīng)。其降低零序阻抗的原理是：在接地變壓器三相鐵芯的每一相都有兩個(gè)匝數(shù)相等的繞組，分別接不同的相電壓。當(dāng)接地變壓器線端加入三相正、負(fù)序電壓時(shí)，接地變壓器每一鐵芯柱上產(chǎn)生的磁通勢是兩相繞組磁通勢的相量和。單個(gè)鐵芯柱上的合成磁通勢相差120°，是一組三相平衡量。單相磁通勢可在三個(gè)鐵芯柱上互相形成磁通路，磁阻小，磁通量大，感應(yīng)電動(dòng)勢大，呈現(xiàn)很大的勵(lì)磁阻抗。當(dāng)接地變壓器三相線端加零序電壓時(shí)，在每個(gè)鐵芯柱上的兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的磁通勢大小相等，方向相反，合成的磁通勢為零，三相鐵芯柱上沒有零序磁通勢。零序磁通勢只能通過外殼和周圍介質(zhì)形成閉合回路，磁阻很大，零序磁通勢很小，所以零序阻抗也很小。