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    接地變原理及作用講解

    更新時間:2021-07-02      瀏覽次數(shù):2525

    隨著城市建設(shè)發(fā)展的需要和供電負(fù)荷的增加,許多地方正在城區(qū)建設(shè)110/10kV終端變電所,一次側(cè)采用電壓110kV進(jìn)線,隨著城網(wǎng)改造中桿線下地,城區(qū)10kV出線絕大多數(shù)為架空電纜出線,10kV配電網(wǎng)絡(luò)中單相接地電容電流將急劇增加。

    根據(jù)國家原電力工業(yè)部《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》規(guī)定,3—66KV系統(tǒng)的單相接地故障電容電流超過10A時,應(yīng)采用消弧線圈接地方式。一般的110/10kV變電所,其變壓器低壓側(cè)為△接線,系統(tǒng)低壓側(cè)無中性點引出,因此,在變電所設(shè)計中要考慮10kV接地變的設(shè)置。

     1、接地變的原理

          對于三角形接線的配電系統(tǒng),要造成系統(tǒng)的中性點,必須接入接地變壓器。接地變壓器有二種:Z型接地變壓器(ZN、ZN,yn)和星形/三角形接線變壓器(YN,d)。現(xiàn)在,多用Z型接地變壓器,其中性點可接入消弧線圈。

            Z型接地變壓器,在結(jié)構(gòu)上與普通三相芯式電力變壓器相同,只是每相鐵芯上的繞組分為上、下相等匝數(shù)的兩部分,接成曲折形連接。接線方式不同,又分為ZN,yn1和ZN,yn11兩種形式。

           Z型接地變壓器同一柱上兩半部分繞組中的零序電流方向是相反的,因此零序電抗很小,對零序電流不產(chǎn)生扼流效應(yīng)。當(dāng)Z型接地變壓器中性點接入消弧線圈時,可使消弧線圈補償電流自由地流過,因此Z型變壓器廣為采用作接地變壓器。

           Z型接地變壓器,還可裝有低壓繞組,接成星形中性點接地(yn)等方式,作為所用變壓器使用。

           Z型接地變壓器有油浸式干式絕緣兩種,其中樹脂澆注式是干式絕緣的一種。

           適用范圍適用于容量為220千伏安及以下,電壓為35千伏及以下的油浸式Z型接地變壓器。

     

    對于35KV、66KV配電網(wǎng),變壓器繞組通常采用Y接法,有中性點引出,就不需要使用接地變壓器。

           對于6KV、10KV配電網(wǎng),變壓器繞組通常采用接法,無中性點引出,這就需要用接地變壓器引出中性點。

           接地變壓器的作用就是在系統(tǒng)為型接線或Y型接線中性點未引出時,用于引出中性點以連接消弧線圈。

     

         接地變壓器采用Z型接線(或者稱曲折型接線),即每一相線圈分別繞在兩個磁柱上,兩相繞組產(chǎn)生的零序磁通相互抵消,因而Z型接地變壓器的零序阻抗很小(一般小于10Ω),空載損耗低,變壓器容量可以利用90%以上。

           而普通變壓器零序阻抗要大很多,消弧線圈容量一般不應(yīng)超過變壓器容量的20%,由此可見,Z型接線的變壓器作為接地變壓器是一種比的選擇。

           一般系統(tǒng)不平衡電壓較大時,Z型變壓器的三相繞組做成平衡式,就可以滿足測量需要。當(dāng)系統(tǒng)不平衡電壓較小時(例如全電纜網(wǎng)絡(luò)),Z型變壓器的中性點要做出30V~70V的不平衡電壓以滿足測量需要

    接地變壓器除可帶消弧線圈外,也可帶二次負(fù)載,代替站用變。在帶二次負(fù)載時,接地變壓器的一次容量應(yīng)為消弧線圈容量與二次負(fù)載容量之和。

    2、接地變的作用

       接地變專為消弧線圈所設(shè),一般消弧線圈裝設(shè)在小電流接地系統(tǒng)的變壓器三角形側(cè),用來補償電網(wǎng)單相接地時的接地電容電流。但變壓器的三角形側(cè)沒有中性點,接地變就是為安裝消弧線圈提供人為中性點的

     

     我國電力系統(tǒng)中,的6kV、10kV、35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)一般為三角形接法,沒有可供接地電阻的中性點。

     

           當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,線電壓三角形仍然保持對稱,對用戶繼續(xù)工作影響不大,并且電容電流比較小(小于10A)時,一些瞬時性接地故障能夠自行消失,這對提高供電可靠性,減少停電事故是非常有效的。由于該運行方式簡單、投資少,所以在我國電網(wǎng)初期階段一直采用這種運行方式,并起到了很好的作用。

     

           但是隨著電力事業(yè)日益的壯大和發(fā)展,這中簡單的方式已不在滿足現(xiàn)在的需求,現(xiàn)在城市電網(wǎng)中電纜電路的增多,電容電流越來越大(超過10A),此時接地電弧不能可靠熄滅,就會產(chǎn)生以下后果。

           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(dá)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。為了防止上述事故的發(fā)生,為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓,使接地保護(hù)可靠動作,需人為建立一個中性點,以便在中性點接入接地電阻。為了解決這樣的辦法。接地變壓器(簡稱接地變)就在這樣的情況下產(chǎn)生了。接地變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小(一般要求小于5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(hù)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(hù)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,R2為接地故障賄賂附加電阻)的零序電路。根據(jù)上述分析,接地變的運行特點是;長是空載,短時過載。

     

     之,接地變是人為的制造一個中性點,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(hù)可靠動作。

           接地變壓器的作用是在系統(tǒng)為△型接線或Y型接線中性點無法引出時,引出中性點用于加接消弧線圈,該變壓器采用Z型接線(或稱曲折型接線),與普通變壓器的區(qū)別是每相線圈分別繞在兩個磁柱上,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很小(10Ω左右),而普通變壓器要大得多。

           因此規(guī)程規(guī)定,用普通變壓器帶消弧線圈時,其容量不得超過變壓器容量的20%,而Z型變壓器則可帶90% ~100%容量的消弧線圈,接地變除可帶消弧圈外,也可帶二次負(fù)載,可代替所用變,從而節(jié)省投資費用。

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