接地变压器的作用及接线

1、接地变压器的作用我国电力系统中,的6kV、10kV、35kV电网中一般都采用中性点不接地的运 行方式.电网中主变压器配电电压侧一般为三角形接法,没有可供接地电阻的中性 点.当中性点不接地系统发生单相接地故障时,线电压三角形仍然保持对称,对用 户继续工作影响不大,并且电容电流比拟小小于10A时,一些瞬时性接地故障 能够自行消失,这对提升供电可靠性,减少停电事故是非常有效的.但是随着电力事业日益的壮大和开展,这中简单的方式已不在满足现在的需 求,现在城市电网中电缆电路的增多,电容电流越来越大超过10A,此时接地 电弧不能可靠熄灭,就会产生以下后果；1,单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃,会产生弧光

2、接地过电压,其幅 值可达4U U为正常相电压峰值或者更高,持续时间长,会对电气设备的绝缘造 成极大的危害,在绝缘薄弱处形成击穿；造成重大损失.2,由于持续电弧造成空气的离解,破坏了周围空气的绝缘,容易发生相间 短路；3,产生铁磁谐振过电压,容易烧坏电压互感器并引起避雷器的损坏甚至可 能使避雷器爆炸；这些后果将严重威胁电网设备的绝缘,危及电网的平安运行.为了预防上述事故的发生,为系统提供足够的零序电流和零序电压,使接地 保护可靠动作,需人为建立一个中性点,以便在中性点接入接地电阻.为了解决这 样的方法.接地变压器简称接地变就在这样的情况下产生了.接地变就是人为 制造了一个中性点接地电阻,它的接地

3、电阻一般很小一般要求小于5欧.另外接地变有电磁特性,对正序、负序电流呈高阻抗,绕组中只流过很小的 励磁电流.由于每个铁心柱上两段绕组绕向相反,同心柱上两绕组流过相等的零序电流呈现低阻抗,零序电流在绕组上的压降很小.也既当系统发生接地故障时,在 绕组中将流过正序、负序和零序电流.该绕组对正序和负序电流呈现高阻抗,而对零序电流来说,由于在同一相的 两绕组反极性串联,其感应电动势大小相等,方向相反,正好相互抵消,因此呈低 阻抗.接地变的工作状态,由于很多接地变只提供中性点接地小电阻,而不需带负 载.所以很多接地变就是属于无二次的.接地变在电网正常运行时,接地变相当于 空载状态.但是,当电网发生故障时

4、,只在短时间内通过故障电流,中性点经小电 阻接地电网发生单相接地故障时,高灵敏度的零序保护判断并短时切除故障线路, 接地变只在接地故障至故障线路零序保护动作切除故障线路这段时间内起作用,其 中性点接地电阻和接地变才会通过IR=U为系统相电压,R1为中性点接地电阻,R2为接地故障回路附加电阻的零序电路.根据上述分析,接地变的运行特 点是；长时空载,短时过载.总之,接地变是人为的制造一个中性点,用来连接接地电阻.当系统发生接 地故障时,对正序负序电流呈高阻抗,对零序电流呈低阻抗性使接地保护可靠动 作.变电站内现在一般采用的接地变压器有两个用途,1.供应变电站使用的低压 交流电源,2.在10kV侧形

5、成人为的中性点,同消弧线圈相结合,用于10kV发生接 地时补偿接地电容电流,消除接地点电弧,其原理如下：三相电网各相导线之间及各相对地之间,沿导线全长都分布有电容.当电网 中性点不是死接地时,单相接地相的对地电容为零,另外两相的对地电压升高到V3倍.相电压升高并未超过平安电压设计的绝缘强度,但是会导致其对地电容的增 加.单相接地时电容电流为正常运行时一相对地电容电流的3倍.当该电容电流较 大时,较易引起间歇电孤,对电网的电感和电容的震荡回路产生过电压,其值可达 2. 5到3倍的相电压.电网电压越高,由其引起的过电压危险越大.因此只有60KV 以下的供电系统的中性点才可不接地,由于它们的单相接地

6、电容电流不大.否那么, 应通过接地变压器将中性点经阻抗接地.当变电站主变压器一侧如10KV侧为三角形或星形接线,当单相对地电容 电流较大时,由于没有中性点可接地,那么需要采用一台接地变压器使电网形成人为 的中性点,以便经消弧线圈接地,使电网形成人为中性点,这就是接地变压器的作 用.在电网正常运行时接地变压器承受电网的对称电压,仅流过很小的励磁电流, 处于空载运行状态,其中性点对地电位差为零忽略消弧线圈的中性点位移电 压,此时消弧线圈没有电流流过.假设C相对地短路时,三相不对称分解出来的 零序电压,集合后流经消弧线圈入地.其作用与消弧线圈一样,即它所产生的感性 电流补偿了接地电容电流,消除了接地

7、点的电弧.近年来,某地区电网中屡次发生llOkV变电站接地变压器保护误动事故,严重 影响了该地区电网的稳定运行,为了找出问题的所在,分析了引起接地变压器保护误 动的原因,并采取相应的举措,阻止类似事故的再次发生,并为其他地区电网提供 借鉴.目前llOkV变电站10kV馈线越来越多地采用电缆出线,以致10 kV系统单相 对地电容电流大幅度增加.为抑制单相接地时产生的过电压幅值,llOkV变电站 10kV电网系统开始加装接地变压器,构成低阻接地接线方式,形成一条零序电流 的通道,以便当10 kV系统发生接地时,根据接地点所在位置,由相应零序保护有 选择性动作将接地故障隔离,以防电弧重燃引发过电压,

8、保证电网设备平安供电.某地区电网,于2021年开始将llOkV变电站10kV电网系统改造为低阻接地 接线方式,加装了接地变压器和接地变压器保护设备,实现了 10 kV系统任意馈线 发生接地故障时,能快速切除故障,减少了对电网的影响.然而,近段时间,该地 区电网有五个UOkV变电站先后发生了屡次接地变压器保护误动事故,造成变电站 停电,严重影响了该地区电网的稳定运行,因此,为了阻止类似事故的再次发生, 维护地区电网的平安稳定,找出原因,采取举措是非常必要的.1、接地变压器保护误动原因分析:lOkV馈线发生接地短路故障时,安装在llOkV变电站的故障线路零序保护首 先启动,切除故障线路,当不能正确

9、切除时,由接地变压器的零序保护越级切除母 联开关和主变压器两侧开关,从而隔离故障对系统的影响.所以预防接地变压器保 护误动,lOkV馈线保护及开关的动作正确性是保证电网平安至关重要的,从该地 区电网五个llOkV变电站发生的接地变压器保护误动事故统计分析,引起接地变压 器保护误动的主要原因也是lOkV馈线不能正确切除接地故障所引起的.lOkV馈线零序保护的构成原理：馈线零序CT采样一馈线保护启动一开关动 作跳闸,从lOkV馈线零序保护的构成原理可以看出,零序CT、馈线保护、开关是 保护正确动作的关键元件,下面就从这儿个方面分析引起接地变压器保护误动的原 因. 零序CT误差引起接地变压器保护误动

10、.当10KV馈线发生接地短路故障 时,故障线路零序CT检测到故障电流,对应的馈线零序保护首先启动切除故障线 路,同时接地变压器的零序CT也检测到故障电流,保护启动,为了遵循选择性的 原那么,实现lOkV馈线保护优先动作,lOkV馈线零序保护电流和时间整定值要比接 地变压器保护小.根据现行变电站运行数据可知,接地变：一次电流75A、1.5s切 lOkV分段、1.8s闭锁lOkV自投、2. Os切变低、2. 5s切两侧；lOkV馈线：一次电 流60A、1. Os切开关.但由于各种原因,CT难免有误差,如果接地变压器的零序CT-1O%的误差, 馈线的零序CT +10%的误差,两者的实际电流动作值为6

11、7.5A和66A,儿乎相等, 只依靠时间选择,当发生10KV馈线接地时,就很容易造成接地变零序过流越级动 作. 电缆屏蔽层接地线不正确,引起接地变压器保护误动.llOkV变电站lOkV 馈线都采用带屏蔽层的电缆,且电缆屏蔽层在两端同时接地,这是一种有效的电磁 抗干扰举措,10KV馈线零序CT都是用穿心式,零序CT穿过电缆安装于开关柜电 缆出线处,利用电磁感应原理,接地短路故障时产生的不平衡电流,在零序CT上 感应到电流从而使保护装置动作,然而,电缆屏蔽层两端接地后,流过电缆屏蔽层 的感应电流也将会在零序CT上感应到电流,如果不采取举措,将影响到馈线零序 保护不能正确动作,从而引起接地变压器保护

12、越级动作. 10kV馈线保护拒动,引起接地变压器保护误动.目前电网系统广泛应用微 机型保护装置,保护性能大大提升,但保护装置生产厂商和型号也比拟多,产品质 量和技术参差不一,散热水平差也是其一大弊端,装置故障时有发生,从llOkV变 电站保护设备故障统计说明,10KV馈线保护装置的电源插件、采样插件、CPU插件 和跳闸出口插件最容易出现故障.所以一旦它们出现故障乂未即时处理,保护有可 能拒动,造成接地变压器保护误动. 1OKV馈线开关拒动,引起接地变压器保护误动.近年来,由于使用时限 长、操作次数多或是本身的质量问题,发生在10kV开关柜上的故障越来越多,其 中开关限制回路的故障尤其突出,特别

13、是一些欠兴旺的山区,由于还有局部旧式开 关柜GG-1A型仍在运行和发生接地故障机率较多.如果在开关柜故障期间出现 馈线接地故障,即使零序保护正确启动,由于开关拒动也会造成接地变压器保护误 动,从事故调查分析,馈线接地故障零序保护动作,命令跳开馈线开关,同时跳闸 线圈烧坏,开关不能动作,是开关拒动的主要原因. 10kV两条馈线高阻接地或较严重10kV馈线单相高阻接地,引起接地变压 器保护误动.当两条1OKV馈线同相高阻接地时,两条10kV馈线保护只到达告警 值,零序保护不动作,但有可能到达接地变压器保护动作值,引起接地变压器保护 误动,例如一馈线单相高阻接地,零序电流到达40A,馈线零序保护不动

14、作动作 值为60A；接着另一馈线也同一相高阻接地,零序电流到达50A,零序电流未达 到60A,馈线零序保护也不动作；但电流叠加到达90A,超过接地变压器保护动作 值动作值为75A,将造成接地变压器保护零序过流越级动作.目前llOkV变电 站10kV馈线越来越多地采用全电缆出线,以致10kV系统对地电容电流大幅度增加个别站高达1215A,即使不是发生10kV两条馈线高阻接地,而是发生较严 重1OKV馈线单相高阻接地零序电流到达58A,再与正常运行电容电流叠加后也很接近接地变压器保护动作值动作值为75A,假设此时有系统振荡发生,就会 很容易造成接地变压器保护零序过流越级动作.2、预防接地变压器保护误动的解决举措：通过以上分析,采取相应的举措如下： 预防零序CT误差引起接地变压器保护误动的举措.选用质量过关的零序 CT：安装调试前应严格校验零序CT的性能特性,误差在5%的果断弃用；10kV馈 线零序保护动作电流整定值和接地变压器零序保护动作电流整定值均应按一次值整 定,保护校验时,应从零序CT次升流检验其正确性. 预防电缆屏蔽层接地线不正确引起接地变压器保护误动的举措.第一,电缆屏蔽层接地线必须由上向下穿过零序CT,并与电缆支架绝缘,在 穿过零序CT前不应有碰地现象.电缆屏蔽