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摘要：分析了接地变压器的基本原理，根据技术规定，介绍了三种比较合理的接 地变压器容量计算方法，并给出了2个计算实例。
关键词：接地变压器;容量;计算方法
引言
我国电力系统中的35kV、10kV电网一般都采用中性点不接地的运行方式。如果系统出现单相接地故障时，接地相的接地电流是非故障相对地电容电流之和。当接地电流超过10A时，每次电流过零点都会产生的一个暂时性熄弧过程和伴随其后的再度击穿绝缘都会引起电网中的电磁能量的剧烈震荡，使非故障相，系统中性点乃至故障相产生电弧接地过电压，这种过电压可高达4倍或更高。它将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。
1.接地变的作用
接地变压器在电力系统中是属于保护设备。它的作用： 我国大多10kV的电压系统，均采用中性点不接地运行方式，以提高供电的可靠性;但随着系统的增大（变压器容量及出线的增多），当发生单相接地故障时，接地电容电流会很大，可能造成“弧光接地过电压”，危害设备绝缘安全，易造成设备损坏。为此人们想出了在中性点加装“消弧线圈”，当发生单相接地时，用消弧线圈的电感电流来平衡接地点的电容电流，避免形成弧光接地过电压。 但我国电力系统中的电力变压器10kV绕组大多是角形接线，没有中性点，致使消弧线圈没有办法安装;于是人们设计了“接地变压器”，接地变压器就是一个“星形”接线的变压器，通过这个星形接线的变压器，人造了一个“中性点”，就使消弧线圈能够接到这个人造中性点上，解决了10kV电压系统没有中性点的问题。 所以说，接地变压器就是为安装消弧线圈而装设的一个一次线圈为星形接线的，有中性点引出的变压器。它是为电力系统的安全而设置的。
2.工作原理
为了抑制弧光接地过电压，就必须改电网中性点不接地系统为中性点经电阻接地或经消弧线圈接地。
由于一般电网变电所的主变压器都使用Yd的接法或YNynd的联结法，特别是10kV配网系统都无中性点引出。接地变压器的功能是为中性点不接地系统，引出一个中性点。接地变压器的特性是在电网正常运行时有很高的励磁阻抗，绕组中只流过较小的励磁电流或因中性点电压偏移引起的持续电流（此值一般较小）。当系统发生单相接地故障时，接地变压器绕组对正序、负序都呈现高阻抗，而对零序电流则呈低阻抗，这一零序电流经过接地变压器中性点电阻或消弧线圈起到减小电网的接地电流和抑制过电压的发生。为此，该接地变压器的结构就必须采用曲折形的绕组联结法，并在中性线处引出中性点套管，以加装消弧线圈或接地电阻。其联结图为图2-1，
从图2-1可见，接地变压器由6个绕组组成，每一铁心柱上有2个绕组，然后反极性串联成曲折形的星形绕组。即A1绕组的末端与B2绕组的末端相连，同样，B1绕组末端与C2绕组末端，C1绕组末端与A2绕组末端相连，然后A2、B2、C2的首端相连则形成曲折变压器的中性点O。
图2-2表示了各绕组间的相量关系。
3.计算方法
若变压器无中性点或中性点未引出，应装设专用接地变压器。当系统中性点可以引出时宜选用单相接地变压器，系统中性点不能引出时应选用三相接地变压器。其容量应与消弧线圈的容量相配合，在选择接地变压器容量时，可以按接地保护动作于跳闸的时间，利用变压器的过负荷能力。当无厂家资料时，可取下表所列数据。
过负荷量/额定容量
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
过负荷持续时间（min）
60
45
32
18
5
3.1单相接地变压器（kVA）
式中 U2——接地变压器二次侧电压，kV
I2——二次电阻电流，A
K——变压器的过负荷系数（由变压器制造厂提供）
3.2三相接地变压器
其额定容量应与消弧线圈或接地电阻容量相匹配。若带有二次绕组还应考虑二次负荷容量。
对Z型或YND接线三相接地变压器，若中性点接消弧线圈或电阻的话，接地变压器的容量为：
式中 ——消弧线圈额定容量;
——接地电阻额定容量。
对Y/开口d接线接地变压器（三台单相），若中性点接消弧线圈或电阻的话，接地变压器容量为：
4.计算实例
在这里举两个算例，以便更好的理解和运用这些计算公式。
4.1某300MW发电机出口额定电压为20kV，发电机中性点经接地变压器二次侧电阻接地运行，二次侧电压为220V，接地电阻为0.65Ω，接地变压器的过负荷系数为1.3，则接地变压器容量应不小于哪项数值？
（A）74.5kVA （B）33.1kVA （C）65.3kVA （D）57.4kVA
解：根据公式（1）
降压变压器的变比：=52.5
接地变压器的容量：=57.3 kVA
正确答案为：（D）（宜选择最接近的值）
4.2某变电所10kV侧采用了YN，d接线的三相接地变压器，且中性点经电阻接地，请问下列哪项接地变压器容量选择要求是正确的？为什么？（注：为接地变压器额定容量，为接地电阻容量）
（A） （B） （C） （D）
解：根据公式（2）和（3）
对YN，d接线的三相接地变压器，若中性点经消弧线圈或电阻接地，接地变压器的容量为： ，
正确答案为：（C）
5.结束语
随着我国电网建设及改造的不断深入，特别是自动调谐消弧线圈的大量使用，接地变压器也得到了广泛的应用;因此，掌握其工作原理及正确计算其容量是对电气技术人员来说是十分必要的。
参考文献：
[1]《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005 第18.3条接地变压器
[2]《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P70 二-2-（4）
[3]《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P265（三）.
关键词：接地变压器;容量;计算方法
引言
我国电力系统中的35kV、10kV电网一般都采用中性点不接地的运行方式。如果系统出现单相接地故障时，接地相的接地电流是非故障相对地电容电流之和。当接地电流超过10A时，每次电流过零点都会产生的一个暂时性熄弧过程和伴随其后的再度击穿绝缘都会引起电网中的电磁能量的剧烈震荡，使非故障相，系统中性点乃至故障相产生电弧接地过电压，这种过电压可高达4倍或更高。它将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。
1.接地变的作用
接地变压器在电力系统中是属于保护设备。它的作用： 我国大多10kV的电压系统，均采用中性点不接地运行方式，以提高供电的可靠性;但随着系统的增大（变压器容量及出线的增多），当发生单相接地故障时，接地电容电流会很大，可能造成“弧光接地过电压”，危害设备绝缘安全，易造成设备损坏。为此人们想出了在中性点加装“消弧线圈”，当发生单相接地时，用消弧线圈的电感电流来平衡接地点的电容电流，避免形成弧光接地过电压。 但我国电力系统中的电力变压器10kV绕组大多是角形接线，没有中性点，致使消弧线圈没有办法安装;于是人们设计了“接地变压器”，接地变压器就是一个“星形”接线的变压器，通过这个星形接线的变压器，人造了一个“中性点”，就使消弧线圈能够接到这个人造中性点上，解决了10kV电压系统没有中性点的问题。 所以说，接地变压器就是为安装消弧线圈而装设的一个一次线圈为星形接线的，有中性点引出的变压器。它是为电力系统的安全而设置的。
2.工作原理
为了抑制弧光接地过电压，就必须改电网中性点不接地系统为中性点经电阻接地或经消弧线圈接地。
由于一般电网变电所的主变压器都使用Yd的接法或YNynd的联结法，特别是10kV配网系统都无中性点引出。接地变压器的功能是为中性点不接地系统，引出一个中性点。接地变压器的特性是在电网正常运行时有很高的励磁阻抗，绕组中只流过较小的励磁电流或因中性点电压偏移引起的持续电流（此值一般较小）。当系统发生单相接地故障时，接地变压器绕组对正序、负序都呈现高阻抗，而对零序电流则呈低阻抗，这一零序电流经过接地变压器中性点电阻或消弧线圈起到减小电网的接地电流和抑制过电压的发生。为此，该接地变压器的结构就必须采用曲折形的绕组联结法，并在中性线处引出中性点套管，以加装消弧线圈或接地电阻。其联结图为图2-1，
从图2-1可见，接地变压器由6个绕组组成，每一铁心柱上有2个绕组，然后反极性串联成曲折形的星形绕组。即A1绕组的末端与B2绕组的末端相连，同样，B1绕组末端与C2绕组末端，C1绕组末端与A2绕组末端相连，然后A2、B2、C2的首端相连则形成曲折变压器的中性点O。
图2-2表示了各绕组间的相量关系。
3.计算方法
若变压器无中性点或中性点未引出，应装设专用接地变压器。当系统中性点可以引出时宜选用单相接地变压器，系统中性点不能引出时应选用三相接地变压器。其容量应与消弧线圈的容量相配合，在选择接地变压器容量时，可以按接地保护动作于跳闸的时间，利用变压器的过负荷能力。当无厂家资料时，可取下表所列数据。
过负荷量/额定容量
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
过负荷持续时间（min）
60
45
32
18
5
3.1单相接地变压器（kVA）
式中 U2——接地变压器二次侧电压，kV
I2——二次电阻电流，A
K——变压器的过负荷系数（由变压器制造厂提供）
3.2三相接地变压器
其额定容量应与消弧线圈或接地电阻容量相匹配。若带有二次绕组还应考虑二次负荷容量。
对Z型或YND接线三相接地变压器，若中性点接消弧线圈或电阻的话，接地变压器的容量为：
式中 ——消弧线圈额定容量;
——接地电阻额定容量。
对Y/开口d接线接地变压器（三台单相），若中性点接消弧线圈或电阻的话，接地变压器容量为：
4.计算实例
在这里举两个算例，以便更好的理解和运用这些计算公式。
4.1某300MW发电机出口额定电压为20kV，发电机中性点经接地变压器二次侧电阻接地运行，二次侧电压为220V，接地电阻为0.65Ω，接地变压器的过负荷系数为1.3，则接地变压器容量应不小于哪项数值？
（A）74.5kVA （B）33.1kVA （C）65.3kVA （D）57.4kVA
解：根据公式（1）
降压变压器的变比：=52.5
接地变压器的容量：=57.3 kVA
正确答案为：（D）（宜选择最接近的值）
4.2某变电所10kV侧采用了YN，d接线的三相接地变压器，且中性点经电阻接地，请问下列哪项接地变压器容量选择要求是正确的？为什么？（注：为接地变压器额定容量，为接地电阻容量）
（A） （B） （C） （D）
解：根据公式（2）和（3）
对YN，d接线的三相接地变压器，若中性点经消弧线圈或电阻接地，接地变压器的容量为： ，
正确答案为：（C）
5.结束语
随着我国电网建设及改造的不断深入，特别是自动调谐消弧线圈的大量使用，接地变压器也得到了广泛的应用;因此，掌握其工作原理及正确计算其容量是对电气技术人员来说是十分必要的。
参考文献：
[1]《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005 第18.3条接地变压器
[2]《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P70 二-2-（4）
[3]《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P265（三）.