史嘉贶;黄朝
【摘 要】鉴于接地变压器对系统安全稳定运行起着至关重要的作用，以ZN型接地变压器为例，介绍了接地变压器的接线方式、电磁特性和运行特点，分析了接地变压器中性点3种接地方式，并对该3种接地方式的选择给出了建议。%The ZN-type grounding transformer is essential to the safe and stable operation of the power system .The wire connection mode , electromagnetic characteristics and operation features of the ZN-type grounding transformer are intro-duced .Furthermore , three neutral grounding modes are analyzed .Suggestions are then provided for the selection of grounding modes for the ZN-type grounding transformer . 【期刊名称】《水电与新能源》
【年(卷),期】雕刻笔2015(000)011
www.m227【总页数】3页(P62-64)
【关键词】接地变压器;接地方式;中性点
【作 者】史嘉贶;黄朝
【作者单位】三峡国际能源投资集团有限公司，北京 100033;三峡国际能源投资集团有限公司，北京 100033
【正文语种】中 文
【中图分类】TM41
在我国电力系统中，中低压配电网主变压器配电电压侧一般为三角形接线，多采用中性点不接地的运行方式。当中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压三角形仍能保持对称，对用户继续工作影响不大，且电容电流较小时，一些瞬时接地故障可自行消失。因此，上述接线方式，减少了停电事故，提高了供电可靠性，且运行方式简单，投资少。 近年来，电力系统发展较快，电网中变压器容量增长较快，电力电缆数量明显增多，系统电容电流也逐渐增大。当系统电容电流大于10 A时，如果接地电弧不能直接熄灭，单相接
氨气压缩机地电弧发生间歇性熄灭或重燃，产生弧光过电压;持续的电弧造成空气离解，破坏了故障点周围空气绝缘，易发生相间短路;产生铁磁谐振过电压，易烧坏电压互感器并引起避雷器损坏甚至爆炸，严重危害电网设备运行，危及电网安全;配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾较突出，尤其是在雷雨季节，因单相接地引起的外线跳闸事故占了很大比例。
为防止以上事故发生，给系统提供足够的零序电流和零序电压，促使接地保护动作，确保电气设备安全、稳定运行，须安装接地变压器［1］对故障电流进行有效补偿。
图1是ZN型接地变压器典型接线图，接地变压器由6个绕组组成，同一相的2个绕组反极性串联;绕组A与绕组A1串联，绕组B与绕组B1串联，绕组C与绕组C1串联，绕组A1，B1，C1并联形成曲折型变压器的中性点［2］。
当系统发生单相接地故障时，绕组中流过正序、负序、零序电流，接地变压器电磁特性是:对正序、负序电流都呈高阻抗，绕组中仅有很小的励磁电流;而对零序电流，由于同一相两段绕组绕向相反，反极性串联，其感应电动势大小相等，方向相反，相互抵消，故接地变压器对零序电流则呈低阻抗。因此，当线路发生单相接地故障时，零序电流经接地变压器
和其中性点流入大地。
一般来说，绝大多数接地变压器仅有一次侧绕组，没有二次侧绕组，故接地变压器在中低压电力系统中长期处于空载运行状态。当系统发生单相接地故障时，零序电流通过接地变压器，保护装置通过检测故障电流判断故障类型，并切除故障线路。因此，接地变压器的运行方式为长时空载，短时过载。
ZN型接地变压器中性点接地方式有直接接地、经电阻接地和经消弧线圈等［3－4］。根据 IEEE Std 142TM－2007［5］相关规定:有效接地系统设计须满足:0＜X0/X1≤3(X0为系统零序电抗;X1为系统正序电抗)，0 ＜R0/X1≤1(R0为零序电阻)。
中性点直接接地方式就是将中性点通过接地导体直接接入大地。当电力系统发生单相接地时，中性点位置电流较大，为减小故障电流对非故障电气设备或线路的影响，故障线路须及时断开，并进行有效处理。上述故障电流增加了断路器负担，降低了供电连续性，对临近通信线路也有电磁干扰。但中性点直接接地系统产生的过电压较低，对线路及电气设备绝缘要求较低，可以减少电气设备的造价。在高压电网，中性点直接接地方式的经济价值较明显，故中性点直接接地多应用于110 kV及以上电压等级的系统。
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接地变压器中性点经电阻接地包括中性点经高电阻接地和经低电阻接地两种方式。这两种接地方式主要用于限制由系统单相接地故障引起的暂态过电压。根据IEEE相关标准规定［5］:当系统故障电流不大于10 A，可采用中性点经高电阻接地方式;当系故障电流在100～1 000 A范围内，建议用中性点经低电阻接地方式。
1)在高电阻接地系统中，当电力系统发生单相接地故障，由于电阻阻值较高，故障电流不会立即释放，但可将其限制在较低水平，且不会加重对系统内电气设备的危害，系统可继续运行一段时间，故系统可靠性和连续性较好。高电阻设计须满足［5］:R0≤Xco(Xco为单相容性电抗)。由前文分析可知，高电阻接地系统中，故障电流一般较小，不大于10 A。因此，该接地方式适用于以架空线路为主的10 kV或35 kV配电系统。
2)在低电阻接地系统中，如电力系统发生单相接地故障，由于接地阻值较小，故障电流释放较快，为系统提供了足够的零序电流，可促使保护系统可靠动作，及时切断故障线路，减小故障电流对非故障电气设备的不利影响。低电阻设计须满足R0/X0≤2［1］。由于低电阻接地系统故障电流值较大，因此，采用低电阻方式需关注中性点接地电阻的动稳定、热稳定，保证电力系统安全可靠运行。该接地方式适用于电容电流较大的配电系统，例如:以电力电缆为主的10 kV或35 kV配电系统。
接地变压器中性点也可通过接消弧线圈对故障电流进行有效补偿。在系统发生单相接地故障时，通过消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点电流减小至自行熄弧的水平。根据电感电流对系统电容电流补偿程度不同，消弧线圈补偿分为完全补偿、欠补偿和过补偿等3种方式。
1)在完全补偿方式中，通过消弧线圈的电感电流等于系统电容电流，即I L=I c(I L为电感电流;I c为系统电容电流)，接地处电流为零。完全补偿的消弧效果较理想，也存在一些问题，如线路三相对地电容不完全相等，容易产生串联谐振过电压，危害系统电气设备的绝缘。因此，电力系统通常不采用该补偿方式。
2)欠补偿即电感电流小于系统电容电流，I L＜I c，接地点尚有未补偿的电容电流。但当系统频率降低的情况下，系统可能接近或达到全补偿状态，导致串联谐振过电压，破坏相关线路或电气设备的绝缘。在实际运行中，该补偿方式不被采用。
3)过补偿系统中，消弧线圈的电感电流大于接地电容电流，I L＞I c，接地点有多余感性电流，有效避免谐振过电压的产生，该补偿方式在电力系统中得到应用。过补偿接地处的电感电流不能超过系统规定值，否则电弧不能自行熄灭。消弧线圈设有分接头，用以调整线
圈匝数，改变电感值大小，从而调节消弧线圈补偿电流，达到消弧目的。
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在过补偿系统中，接地电流通过消弧线圈呈感性，与电容电流的方向相反，可抵消大部分电容电流，从而消除了接地处的电弧，降低了由此引起的各种危害，且不会引起继电保护和断路器动作，提高了电力系统的供电可靠性和连续性。因此，消弧线圈接地系统适用于6、10 kV或35 kV电力系统，且可满足系统发生单相接地后继续工作2 h的运行要求。
1)在适用电压等级方面，直接接地适用于110 kV及以上电压等级，经电阻接地主要应用于10 kV或35 kV配电网，经消弧线圈接地可应用于6、10、35 kV配电网。
2)在故障电流方面，直接接地和经低电阻接地故障电流较大，一般大于100 A，经消弧线圈和高电阻接地故障电流较小。
3)与保护系统配合方面，在直接接地与经低电阻接地系统中，故障电流一般较大，可保证保护系统的灵敏度，确保保护设备及时动作，与继电保护设备配合较好;经高电阻接地和经消弧线圈接地与保护设备配合较差。
4)在供电连续性方面，直接接地与经低电阻接地供电连续性较差，经高电阻接地和经消弧
线圈接地供电连续性较好。
因此，在选择ZN型接地变压器中性点接地类型时，须参考以上因素，综合评估其对电力系统的影响，确定一种最优化的接地方式。
【相关文献】
［1］戴靖波.浅析中性点经小电阻接地电网中Z形接地变压器［J］.变压器，2005，42(2):18－21
［2］弋东方.电力工程电气设计手册:电气一次部分［M］.北京:中国电力出版社，1989
［3］郑志杰，王艳，李磊.20 kV配电网中性点接地方式的探讨［J］.电力勘测设计，2010(1):62－64
［4］IEEE Std C62.92.3 －1993，IEEE guide for the application of neutral grounding in electrical utility systems，Part III－generator auxiliary systems［S］
巴氏杀菌锅［5］IEEE Std 142－2007，IEEE recommended practice for grounding of industrial and
commercial power systems［S］
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