摘要：分析了接地變壓器的基本原理，介紹了一種比較合理的接地變壓器容量計算方法，并給出了計算實例。
　　關(guān)鍵詞：接地變壓器；容量；計算方法
　　中圖分類號：TM406文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1001-8425(2000)04-0017-03
　　 1前言
　　 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。改革開放以來，城市建設(shè)迅速發(fā)展，相應(yīng)的城市電網(wǎng)改造任務(wù)也隨之加大，其變化的最大特點是城網(wǎng)電纜線路劇增，電網(wǎng)的對地電容電流也迅速上升。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地相的接地電流是非故障相對地電容電流之和。當(dāng)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(dá)4倍或更高。它將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)的安全運行。
　　 2接線方式、分析與比較
　　 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(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地變壓器繞組對正序、負(fù)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)圖如圖1所示?！　?
　　圖1曲折形繞組聯(lián)結(jié)圖
　　 從圖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表示了各繞組間的相量關(guān)系。　　
　　圖2各繞組間的相量關(guān)系
　　 從圖2的相量關(guān)系可見，如果繞組A、B、C間的電壓為10500V，則其相電壓符合星形繞組聯(lián)結(jié)法應(yīng)為=6070V。每一繞組的電壓就不應(yīng)為6070/2，因為每相繞組中的兩個繞組的夾角是120°，故每個繞組的電壓應(yīng)是3505V。
　　如果圖1所示的曲折形聯(lián)結(jié)的變壓器通過三相平衡負(fù)荷，它流通的電流僅是勵磁電流，因而它顯示出高阻抗作用。而當(dāng)出現(xiàn)相對中性點的電流時，該繞組會出現(xiàn)極小的阻抗，因為每一鐵心柱上的兩個繞組反極性串聯(lián)，它們在每一鐵心柱上產(chǎn)生的磁通相互抵消，所以系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，變壓器對地能產(chǎn)生故障電流。
　　圖3是曲折形聯(lián)結(jié)的變壓器接到系統(tǒng)中的接線圖。假設(shè)系統(tǒng)A相對地發(fā)生故障，其接地電流Ijd通過曲折變的接地阻抗Z，進入曲折變的中性點O。由于該變?nèi)@組通過的電流是流過相等的低阻抗通路，故三相繞組流過的I0都相等，也即Ijd=3I0。由于電源為不接地系統(tǒng)，B相和C相的電流I0流進三相D聯(lián)結(jié)的電源側(cè)，再由A相電源側(cè)2I0流出，經(jīng)過系統(tǒng)的X點，與A相的I0匯合到X點，X點流出的3I0與故障接地成一閉合回路?！　?
　　圖3曲折形變壓器接到系統(tǒng)中的接線圖
　　 從上述分析可知：
　　(1)曲折形聯(lián)結(jié)的變壓器對三相平衡負(fù)荷呈高阻抗作用，對單相接地故障呈低阻抗作用。
　　(2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地變壓器的中性點電位由零電位升到。接地變壓器的中性點與大地相連的阻抗(電阻線電抗)會產(chǎn)生一接地電流I_jd=U₀/Z。
　　(3)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障電流流過接地變壓器后，在中性點以相同電流流過變壓器各相繞組，亦即I_jd=3I₀。
　　(4)由于接地變壓器的介入，系統(tǒng)成為一個有效的接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地后，非故障相保持相對相的水平，非故障相不會產(chǎn)生危及設(shè)備的過電壓。
　　對于用于消弧線圈的接地變壓器和用于電阻接地變壓器，前者應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)發(fā)生單相接地運行2h這一要求來確定，即允許連續(xù)工作2h，后者的工作時間僅以10s來考慮，因而在接地變壓器設(shè)計上應(yīng)區(qū)別對待，以使接地變壓器的設(shè)計在安全的基礎(chǔ)上，盡量做到用料合理和經(jīng)濟，降低造價。
　　 3應(yīng)用實例
　　 今介紹一種較為合理的接地變壓器容量計算方法。
　　根據(jù)IEEE—C62.92.3標(biāo)準(zhǔn)做出的過載系數(shù)的規(guī)定，換算變壓器的短時容量為持續(xù)額定容量，其換算列入表1。
　　 表1換算表　　 過載時間 10s 10.5 60s 4.7 10min 2.6 30min 1.9 2h 1.4
　　 由于考慮到一般接地變壓器大多數(shù)兼用作所用變考慮，要求帶二次繞組，因而在正常持續(xù)運行的變壓器可參照IEEE所做出的短路過載的倍數(shù)的接地變壓器。
　　【例】一接地變壓器中性點接有一臺10Ω、600A接地電阻，求接地變壓器的短時容量和額定容量。
　　對10Ω、600A接地電阻，通過接地變壓器中性點的短路電流按要求為600A，流過接地變壓器各相繞組短路電流則為600/3=200A。
　　則該接地變壓器的短時容量應(yīng)為：
　　
　　
　　在小電阻接地系統(tǒng)里，接地電阻和接地變壓器允許短時運行時間一般以10s來計算，查表可知，10s的變壓器過載倍數(shù)為10.5。所以換算到持續(xù)運行(即長時間運行)的變壓器的額定容量為：
　　
　　 亦即，按正常電力變壓器容量設(shè)計的接地變壓器，346kVA或350kVA變壓器可用于10Ω、600A接地電阻的變壓器上。同理，230kVA變壓器可用于16Ω、400A接地電阻的接地變壓器上。
　　 作者簡介：平紹勛(1941-)，男，上海人，江蘇如皋供電局高級工程師，從事變電運行、過電壓等研究工作。
　　平紹勛(江蘇如皋供電局，江蘇如皋226500)
　　 參考文獻
　　 ［1］平紹勛，陳玉書.配電系統(tǒng)的中性點接地方式［J］，華東電力，1999，(4)：41～42
　?。?］IEEE-C62.92.3-1993