接地變壓器額定容量的計算

彭青偉

摘要：分析了接地變壓器的基本原理，根據(jù)技術規(guī)定，介紹了三種比較合理的接????????????地變壓器容量計算方法，并給出了2個計算實例。

關鍵詞：接地變壓器;容量;計算方法

引言

我國電力系統(tǒng)中的35kV、10kV電網(wǎng)一般都采用中性點不接地的運行方式。如果系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時，接地相的接地電流是非故障相對地電容電流之和。當接地電流超過10A時，每次電流過零點都會產(chǎn)生的一個暫時性熄弧過程和伴隨其后的再度擊穿絕緣都會引起電網(wǎng)中的電磁能量的劇烈震蕩，使非故障相，系統(tǒng)中性點乃至故障相產(chǎn)生電弧接地過電壓，這種過電壓可高達4倍或更高。它將嚴重威脅電網(wǎng)設備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。

1.接地變的作用

接地變壓器在電力系統(tǒng)中是屬于保護設備。它的作用：?我國大多10kV的電壓系統(tǒng)，均采用中性點不接地運行方式，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），當發(fā)生單相接地故障時，接地電容電流會很大，可能造成“弧光接地過電壓”，危害設備絕緣安全，易造成設備損壞。為此人們想出了在中性點加裝“消弧線圈”，當發(fā)生單相接地時，用消弧線圈的電感電流來平衡接地點的電容電流，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，致使消弧線圈沒有辦法安裝;于是人們設計了“接地變壓器”，接地變壓器就是一個“星形”接線的變壓器，通過這個星形接線的變壓器，人造了一個“中性點”，就使消弧線圈能夠接到這個人造中性點上，解決了10kV電壓系統(tǒng)沒有中性點的問題。?所以說，接地變壓器就是為安裝消弧線圈而裝設的一個一次線圈為星形接線的，有中性點引出的變壓器。它是為電力系統(tǒng)的安全而設置的。

2.工作原理

為了抑制弧光接地過電壓，就必須改電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)為中性點經(jīng)電阻接地或經(jīng)消弧線圈接地。

由于一般電網(wǎng)變電所的主變壓器都使用Yd的接法或YNynd的聯(lián)結(jié)法，特別是10kV配網(wǎng)系統(tǒng)都無中性點引出。接地變壓器的功能是為中性點不接地系統(tǒng)，引出一個中性點。接地變壓器的特性是在電網(wǎng)正常運行時有很高的勵磁阻抗，繞組中只流過較小的勵磁電流或因中性點電壓偏移引起的持續(xù)電流（此值一般較小）。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地變壓器繞組對正序、負序都呈現(xiàn)高阻抗，而對零序電流則呈低阻抗，這一零序電流經(jīng)過接地變壓器中性點電阻或消弧線圈起到減小電網(wǎng)的接地電流和抑制過電壓的發(fā)生。為此，該接地變壓器的結(jié)構(gòu)就必須采用曲折形的繞組聯(lián)結(jié)法，并在中性線處引出中性點套管，以加裝消弧線圈或接地電阻。其聯(lián)結(jié)圖為圖2-1，

從圖2-1可見，接地變壓器由6個繞組組成，每一鐵心柱上有2個繞組，然后反極性串聯(lián)成曲折形的星形繞組。即A1繞組的末端與B2繞組的末端相連，同樣，B1繞組末端與C2繞組末端，C1繞組末端與A2繞組末端相連，然后A2、B2、C2的首端相連則形成曲折變壓器的中性點O。

圖2-2表示了各繞組間的相量關系。

3.計算方法

若變壓器無中性點或中性點未引出，應裝設專用接地變壓器。當系統(tǒng)中性點可以引出時宜選用單相接地變壓器，系統(tǒng)中性點不能引出時應選用三相接地變壓器。其容量應與消弧線圈的容量相配合，在選擇接地變壓器容量時，可以按接地保護動作于跳閘的時間，利用變壓器的過負荷能力。當無廠家資料時，可取下表所列數(shù)據(jù)。

過負荷量/額定容量

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

過負荷持續(xù)時間（min）

60

45

32

18

5

3.1單相接地變壓器（kVA）

式中??U2——接地變壓器二次側(cè)電壓，kV

I2——二次電阻電流，A

K——變壓器的過負荷系數(shù)（由變壓器制造廠提供）

3.2三相接地變壓器

其額定容量應與消弧線圈或接地電阻容量相匹配。若帶有二次繞組還應考慮二次負荷容量。

對Z型或YND接線三相接地變壓器，若中性點接消弧線圈或電阻的話，接地變壓器的容量為：

式中??——消弧線圈額定容量;

——接地電阻額定容量。

對Y/開口d接線接地變壓器（三臺單相），若中性點接消弧線圈或電阻的話，接地變壓器容量為：

4.計算實例

在這里舉兩個算例，以便更好的理解和運用這些計算公式。

4.1某300MW發(fā)電機出口額定電壓為20kV，發(fā)電機中性點經(jīng)接地變壓器二次側(cè)電阻接地運行，二次側(cè)電壓為220V，接地電阻為0.65Ω，接地變壓器的過負荷系數(shù)為1.3，則接地變壓器容量應不小于哪項數(shù)值？

（A）74.5kVA????（B）33.1kVA????（C）65.3kVA????（D）57.4kVA

解：根據(jù)公式（1）

降壓變壓器的變比：=52.5

接地變壓器的容量：=57.3?kVA

正確答案為：（D）（宜選擇最接近的值）

4.2某變電所10kV側(cè)采用了YN，d接線的三相接地變壓器，且中性點經(jīng)電阻接地，請問下列哪項接地變壓器容量選擇要求是正確的？為什么？（注：為接地變壓器額定容量，為接地電阻容量）

（A）???（B）???（C）????（D）

解：根據(jù)公式（2）和（3）

對YN，d接線的三相接地變壓器，若中性點經(jīng)消弧線圈或電阻接地，接地變壓器的容量為：?，

正確答案為：（C）

5.結(jié)束語

隨著我國電網(wǎng)建設及改造的不斷深入，特別是自動調(diào)諧消弧線圈的大量使用，接地變壓器也得到了廣泛的應用;因此，掌握其工作原理及正確計算其容量是對電氣技術人員來說是十分必要的。

參考文獻：

[1]《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》DL/T5222-2005??第18.3條接地變壓器

[2]《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P70?二-2-（4）

[3]《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P265（三）.