詳談接地變壓器的分類和原理

今天我們講解的主題是接地變，可能很多新入門的電工不知道什么是接地變，接地變其實(shí)就是接地變壓器的簡稱，它的類型是多樣化的，按照不同的劃分方法，可以劃分為多種類型。

如果根據(jù)填充介質(zhì)來劃分的話，我們可以將其分為干式和油式兩種；若根據(jù)相數(shù)的來劃分的話，也可以分為兩種類型，一種是三相接地變，另一種則是單相接地變。當(dāng)在型接線或者Y型接線的中性點(diǎn)不能被引出的時(shí)候，這是接地變壓器就可以發(fā)揮出它的作用了，即將中性點(diǎn)引出，并且將其用在加接消弧線圈或電阻上。

其實(shí)，接地變壓器和其他普通的變壓器還是有點(diǎn)區(qū)別的，它們的不同就是每相線圈分成兩組分別反向繞在該相磁柱上，這樣連接的好處是零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗是非常小的，但是，普通變壓器是要大很多的。

根據(jù)相關(guān)規(guī)程的規(guī)定，當(dāng)我們采用普通變壓器帶進(jìn)行消弧線圈的時(shí)候，它的容量必須低于變壓器容量的百分之二十。Z型變壓器則可帶90%~100%容量的消弧線圈，接地變壓器不僅能帶消弧圈，還可以帶二次負(fù)載，這樣一來就可以節(jié)省很多投資費(fèi)用。

接地變的工作原理就是人為制造了一個(gè)中性點(diǎn)接地電阻，它的接地電阻一般很?。ㄒ话阋笮∮?歐）。另外接地變有電磁特性，對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵(lì)磁電流。由于每個(gè)鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。也既當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，在繞組中將流過正序、負(fù)序和零序電流。該繞組對(duì)正序和負(fù)序電流呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。

接地變的工作狀態(tài)，由于很多接地變只提供中性點(diǎn)接地小電阻，而不需帶負(fù)載。所以很多接地變就是屬于無二次的。接地變?cè)陔娋W(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，接地變相當(dāng)于空載狀態(tài)。但是，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，只在短時(shí)間內(nèi)通過故障電流，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，高靈敏度的零序保護(hù)判斷并短時(shí)切除故障線路，接地變只在接地故障至故障線路零序保護(hù)動(dòng)作切除故障線路這段時(shí)間內(nèi)起作用，其中性點(diǎn)接地電阻和接地變才會(huì)通過IR=（U為系統(tǒng)相電壓，R1為中性點(diǎn)接地電阻）的零序電路。

接地電弧不能可靠熄滅，就會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)后果：

1.單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會(huì)產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達(dá)4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時(shí)間長，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。

2.由于持續(xù)電弧造成空氣的離解，撥壞了周圍空氣的絕緣，容易發(fā)生相間短路；

3.產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸；這些后果將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

什么是正序電流、負(fù)序電流、零序電流負(fù)序電流：

A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。

正序電流：A相超前B相120度，B相超前C相120度，C相超前A相120度。

零序電流：ABC三相相位相同，哪一相也不領(lǐng)先，也不落后。

三相短路故障和正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)里面是正序。單相接地故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。兩相短路故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序和負(fù)序分量。兩相短路接地故障時(shí)，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。

接地變的運(yùn)行特點(diǎn)：電網(wǎng)正常運(yùn)行是空載，短路時(shí)過載?？傊?，接地變壓器的作用就是人為的制造一個(gè)中性點(diǎn)，用來連接接地電阻。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗，對(duì)零序電流呈低阻抗性使接地保護(hù)可靠動(dòng)作。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：當(dāng)由于電氣設(shè)備絕緣不良、外力破壞、運(yùn)行人員誤操作、內(nèi)部過電壓等任何原因引起的電網(wǎng)瞬間單相接地故障時(shí)，接地電流通過消弧線圈呈電感電流，與電容電流的方向相反，可以使接地處的電流變得很小或等于零，從而消除了接地處的電弧以及由此引起的各種危害，自動(dòng)消除故障，不會(huì)引起繼電保護(hù)和斷路器動(dòng)作，大大提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性。

補(bǔ)償有以下三種不同的運(yùn)行方式：即欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償和過補(bǔ)償

①欠補(bǔ)償：補(bǔ)償后電感電流小于電容電流。②過補(bǔ)償：補(bǔ)償后電感電流大于電容電流。③全補(bǔ)償：補(bǔ)償后電感電流等于電容電流。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)采用的補(bǔ)償方式：

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)采用全補(bǔ)償時(shí)，無論不對(duì)稱電壓的大小如何，都將因發(fā)生串聯(lián)共振而使消弧線圈感受到很高的電壓。因此，要避免全補(bǔ)償運(yùn)行方式的發(fā)生，而采用過補(bǔ)償?shù)姆绞交蚯费a(bǔ)償?shù)姆绞?，但?shí)際上一般都采用過補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式。

采用過補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式主要原因：

1.欠補(bǔ)償電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，容易出現(xiàn)很高的過電壓。例如，當(dāng)電網(wǎng)中因故障或其它原因而切除部分線路后，在欠補(bǔ)償電網(wǎng)中就有可能形成全補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式而造成串聯(lián)共振，從而引起很高的中性點(diǎn)位移電壓與過電壓，在欠補(bǔ)償電網(wǎng)中也會(huì)出現(xiàn)很大的中性點(diǎn)位移而危及絕緣。只要采用欠補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式，這一缺點(diǎn)是無法避免的。

2.欠補(bǔ)償電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí)，如果三相不對(duì)稱度較大，還有可能出現(xiàn)數(shù)值很大的鐵磁共振過電壓。這種過電壓是因欠補(bǔ)償?shù)南【€圈（它的WL》1/3WC0）和線路電容3C0發(fā)生鐵磁共振而引起。如采用過補(bǔ)償運(yùn)行方式，就不會(huì)出現(xiàn)這種鐵磁共振現(xiàn)象。

3.電力系統(tǒng)往往是不斷發(fā)展和擴(kuò)大的，電網(wǎng)的對(duì)地電容亦將隨之增大。如果采用過補(bǔ)償，原裝的消弧線圈仍可以使用一段時(shí)間，至多由過補(bǔ)償轉(zhuǎn)變?yōu)榍费a(bǔ)償運(yùn)行，但如果原來就采用欠補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式，則系統(tǒng)一有發(fā)展就必須立即補(bǔ)償容量。

4.由于過補(bǔ)償時(shí)流過接地點(diǎn)的是電感電流，熄弧后故障相電壓恢復(fù)速度較慢，因而接地電弧不易重燃。

5.采用過補(bǔ)償時(shí)，系統(tǒng)頻率的降低只能使過補(bǔ)償度暫時(shí)增大，這在正常運(yùn)行時(shí)毫無問題；反之，如果欠補(bǔ)償，系統(tǒng)頻率的降低使之接近于全補(bǔ)償，從而引起中性點(diǎn)位移電壓的增大。

總結(jié)：

相當(dāng)于站用變，是將35kV電壓變成低壓380V供站內(nèi)蓄電池充電電源，SVG風(fēng)扇電源，檢修燈電源，站內(nèi)生活用電。

在現(xiàn)代化電網(wǎng)中，廣泛采用電纜取代架空線路，而電纜線路的單相接地電容電流遠(yuǎn)比架空線路的大，因此采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式，往往無法消除故障點(diǎn)的電弧，從而無法抑制由此引起的危險(xiǎn)的諧振過電壓。

因此我站中性點(diǎn)采取低電阻接地的運(yùn)行方式。它接近于中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，必須裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的單相接地故障保護(hù)。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，迅速切除故障線路。