接地变压器最全讲解！从分类到接线方式

接地变压器简称接地变压器。根据填充介质，接地变压器可分为油式和干式；接地变压器按相数可分为三相接地变压器和单相接地变压器。接地变压器的作用是为中性点不接地的系统提供一个人工中性点。当配电网发生接地短路故障时，可以方便地采用消弧线圈或小电阻接地的方法来减少对地的电容电流。 ，提高配电系统的供电可靠性。

电力系统中的6kV、10kV、35kV电网一般采用中性点不接地运行方式。电网中主变压器的低压侧一般为三角形接法，没有中性点可以接地。当中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压三角形保持对称。电源系统可以持续为用户供电1～2小时，电容电流较小（小于10A），不会造成间歇性电弧。瞬态接地故障可以自行消失，这对于提高供电可靠性和减少停电非常有效。但随着城市电网的不断扩容和出线口的不断增加，系统对地的容性电流急剧增加，单相接地后流经故障点的容性电流较大（10A以上） ）。



电弧不易熄灭，易激起铁磁谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，可能造成绝缘损坏、线路跳闸、事故扩大。

三相接地变压器 该类变压器采用Z型接线（或Z字形接线）。与普通变压器不同的是，每相线圈分为两组，反向缠绕在相的磁柱上。这种连接的优势是零。序磁通可沿磁柱循环，而普通变压器的零序磁通沿漏磁路循环，因此Z型接地变压器的零序阻抗很小（约10Ω），而普通变压器要大得多。按照规定，使用带消弧线圈的普通变压器时，其容量不得超过变压器容量的20%!。(MISSING) Z 型变压器可配备 90%!至(MISSING) 100%!容(MISSING)量的消弧线圈。除消弧线圈外，接地变压器还可配备二次负载，可替代站内变压器，从而节省投资成本。

单相接地变压器单相接地变压器主要用于发电机和Satons变压器的中性点接地电阻柜，以降低电阻柜的成本和体积。



■ 工作特性

(1)零序阻抗低，保证零序电流的输出；

(2) 高励磁阻抗，降低空载电流；

(3) 低空载损耗，节约日常运行能耗

■ 工作原理
系统发生单相故障时接地变压器的工作原理图以常用的ZNyn接线方式说明。接地变压器在运行过程中，当有一定量的零序电流通过时，电流流经同一铁心柱上的两个单相绕组。方向相反，大小相等，使零序电流产生的磁势正好相反偏移，因此零序阻抗也很小。



当接地变压器发生故障时，中性点可流过补偿电流。由于零序阻抗较小，当零序电流通过时，产生的阻抗压降应尽可能小，以保证系统的安全。由于接地变压器具有零序阻抗低的特点，当C相发生单相接地故障时，C相的接地电流I通过大地流入中性点，分为三部分流入接地变压器。变压器三相电流相等，所以中性点N位移不变，三相线电压保持对称。



但是，在制造过程中，高压绕组上下包络的匝数和几何尺寸不能完全相等，导致零序电流产生的磁势不能向相反方向偏移。 ，并产生一定的零序阻抗，通常在6-10Ω左右。与600Ω星形连接变压器的零序阻抗相比，其优势不言而喻。此外，锯齿形接地变压器还可以使空载电流和空载损耗尽可能小。与普通星形接线变压器相比，由于锯齿形接线变压器的每一相由两个铁芯腿的绕组组成，结合其矢量图可知，与普通星形接线变压器相比，当电压相同时，绕组为1.16 倍以上。在中性点电阻接地方式下，城市配电网单相接地时，零序阻抗和正序阻抗的大小相差很大。当三相正负序电流流过时，接地变压器各铁心臂上的磁势为铁心臂上不同相的两绕组磁势的相量和。三个铁芯腿上的磁势是一组相位差为120°的三相天平。产生的磁通可以在三个铁芯腿上形成一个回路。磁路磁阻低，磁通大，感应电势大。 , 呈现较大的正序和负序阻抗；因此，接地变压器具有正负序阻抗大、零序阻抗小的特点。

■ 主要技术参数


为满足配电网消弧线圈接地补偿的需要，同时也满足变电站电力、照明负荷的需要，采用Z型接变压器需要合理设置配电网的主要参数。接地变压器。



(1)额定容量接地变压器一次侧容量与消弧线圈容量相匹配。根据现有消弧线圈的容量规格，建议将接地变压器的容量设置为消弧线圈容量的1.05-1.15倍。例如，一个200kVA的消弧线圈配一个容量为215kVA的接地变压器。

(2)中性点补偿电流发生单相故障时流过变压器中性点的总电流：



U 为配电网线电压（V）； Zx 为消弧线圈的阻抗（Ω）；

Zd为接地变压器的一次零序阻抗（Ω/相）；

Zs 是系统阻抗（Ω）；

中性点补偿电流的持续时间应与消弧线圈相同，按规定为2小时。

(3)零序阻抗 零序阻抗是接地变压器的一个重要参数，对限制单相接地短路电流和抑制过电压对继电保护有重要影响。对于无次级线圈的锯齿形（Z型）和星形/开口三角形连接的接地变压器，只有一个阻抗，即零序阻抗，制造部门可以满足电力部门的要求。

(4) 损耗损耗是接地变压器的一个重要性能参数。对于带二次线圈的接地变压器，其空载损耗可与同容量双绕组变压器的空载损耗相同。关于负载损耗，当二次侧满载运行时，一次侧的负载损耗比二次侧相同容量的双绕组变压器轻。

(5)温升按国标对接地变压器的温升有如下规定：

1）额定连续电流下的温升应满足通用电力变压器干式变压器国家标准的要求，但主要适用于二次侧经常带负载的接地变压器；

2）当短时负载电流持续时间在10s以内时（这种情况主要发生在中性点接电阻时），温升应满足国标电力变压器对以下温升限值的要求。短路条件；

3）接地变压器和消弧线圈的温升应满足消弧线圈温升的要求：连续流过额定电流的绕组温度为80K，主要适用于接地带有星形/开口三角形连接的变压器；对于额定电流最大循环时间为2h的绕组，规定温度为100K。

这种情况符合大多数接地变压器的工作条件；对于最长循环时间为 30 分钟的绕组，规定温度为 120K。上述规定的出发点是在最恶劣条件下绕组热点的最高温度不超过140℃～160℃，以保证绝缘安全运行，不严重危及绝缘寿命。

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