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型接線的中性點不能被引出的時候，這是接地變壓器就可以發(fā)揮出它的作用了，即將中性點引出，并且將其用在加接消弧線圈或電阻上。

其實，接地變壓器和其他普通的變壓器還是有點區(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行消弧線圈的時候，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)省很多投資費用。

接地變的工作原理就是人為制造了一個中性點接地電阻，它的接地電阻一般很?。ㄒ话阋笮∮?歐）。另外接地變有電磁特性，對正序負(fù)序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個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，在繞組中將流過正序、負(fù)序和零序電流。該繞組對正序和負(fù)序電流呈現(xiàn)高阻抗，而對零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián)，其感應(yīng)電動勢大小相等，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。接地變在電網(wǎng)正常運行時，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，只在短時間內(nèi)通過故障電流，中性點經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，高靈敏度的零序保護判斷并短時切除故障線路，接地變只在接地故障至故障線路零序保護動作切除故障線路這段時間內(nèi)起作用，其中性點接地電阻和接地變才會通過IR=（U為系統(tǒng)相電壓，R1為中性點接地電阻）的零序電路。

接地電弧不能可靠熄滅，就會產(chǎn)生以下幾個后果：

1.單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續(xù)時間長，會對電氣設(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行時，系統(tǒng)里面是正序。單相接地故障時候，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。兩相短路故障時候，系統(tǒng)有正序和負(fù)序分量。兩相短路接地故障時，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。

接地變的運行特點：電網(wǎng)正常運行是空載，短路時過載?？傊拥刈儔浩鞯淖饔镁褪侨藶榈闹圃煲粋€中性點，用來連接接地電阻。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，對正序負(fù)序電流呈高阻抗，對零序電流呈低阻抗性使接地保護可靠動作。

中性點經(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，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，自動消除故障，不會引起繼電保護和斷路器動作，大大提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性。

補償有以下三種不同的運行方式：即欠補償、全補償和過補償

①欠補償：補償后電感電流小于電容電流。②過補償：補償后電感電流大于電容電流。③全補償：補償后電感電流等于電容電流。

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)采用的補償方式：

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)采用全補償時，無論不對稱電壓的大小如何，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，要避免全補償運行方式的發(fā)生，而采用過補償?shù)姆绞交蚯费a償?shù)姆绞剑珜嶋H上一般都采用過補償?shù)倪\行方式。

采用過補償?shù)倪\行方式主要原因：

1.欠補償電網(wǎng)發(fā)生故障時，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，在欠補償電網(wǎng)中就有可能形成全補償?shù)倪\行方式而造成串聯(lián)共振，從而引起很高的中性點位移電壓與過電壓，在欠補償電網(wǎng)中也會出現(xiàn)很大的中性點位移而危及絕緣。只要采用欠補償?shù)倪\行方式，這一缺點是無法避免的。

2.欠補償電網(wǎng)在正常運行時，如果三相不對稱度較大，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。如采用過補償運行方式，就不會出現(xiàn)這種鐵磁共振現(xiàn)象。

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

4.由于過補償時流過接地點的是電感電流，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.采用過補償時，系統(tǒng)頻率的降低只能使過補償度暫時增大，這在正常運行時毫無問題；反之，如果欠補償，系統(tǒng)頻率的降低使之接近于全補償，從而引起中性點位移電壓的增大。

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，因此采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式，往往無法消除故障點的電弧，從而無法抑制由此引起的危險的諧振過電壓。

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