接地變壓器概述

一個接地變壓器又稱接地變壓器，是一種用於三相-相電力系統的輔助變壓器。它通常用於沒有自然中性點的電力系統中，以直接或通過消弧電抗器、電阻器或限流電抗器等阻抗提供人工中性點連接以進行接地。線路-至-接地故障時，為零-序故障電流提供低-阻抗通路（同時對正序和負序電流呈現高阻抗），限制故障電流和瞬態過電壓，確保接地保護系統可靠運行；此外，它通常會承載短的-電路接地電流，直到斷路器清除故障，因此具有短的-時間額定值。接地變壓器的kVA額定值取決於正常線路-至-中性線電壓和指定時間內（例如秒至分鐘）的故障電流值。此外，還可以採用次級（低-電壓）繞組為變電站持續供電，並通過為中性線提供電流返迴路徑，使三角形-連接的三個-相繫統適應-相至-中性線負載；在單相故障期間，它限制中性點的故障電流，以改善電力線路恢復。

關於操作和結構的附加說明

• 結構：接地變壓器的結構與普通三相-相鐵心-型電力變壓器相似。
• 正常運行：只有勵磁電流流過接地變壓器的一次側；次級側（如果有）沒有電流。
• 單相接地故障-：變電站主變壓器的三角形-繞組和接地變壓器的三相-繞組均承載短路電流。通過適當選擇限流阻抗Z，可以控制每-相短路-電流不超過主變壓器繞組的額定相電流。這種短路電流的標準持續時間是 10 秒。 -

正常運行時，接地變壓器的初級繞組連接到電氣系統的相導體，而其次級繞組接地。此時，變壓器像傳統變壓器一樣工作，根據需要升壓或降壓。

為了限制故障電流，接地變壓器的阻抗以及任何附加的接地電阻器或電抗器限制了流經系統的故障電流的幅度。通過控制這些故障電流，接地變壓器有助於維持系統穩定性並保護敏感設備免受損壞。

當系統中出現故障（例如線路-到-接地故障）時，故障電流通過接地變壓器的次級繞組流向大地。這為故障電流安全消散創建了一條低阻抗路徑，防止設備損壞並降低電氣危險風險。 -

在安全防護方面，接地變壓器通過提供可靠的接地路徑，保證電氣系統中人員和設備的安全。它有助於防止觸電、火災以及與故障情況相關的其他危險，從而有助於打造更安全的工作環境並提高系統可靠性。

接地變壓器是為了解決特定電網配置中中性點缺失的問題，保證系統發生接地故障時的安全運行而開發的專用電氣設備。其核心功能和工作特點主要體現在以下幾個方面：

變壓器中性點不接地運行有以下五個缺點：

• 高絕緣等級要求和成本：當單相接地故障發生時，非故障相電壓增加√3倍。因此，電力系統中的電氣設備需要具有更高的絕緣等級，這大大提高了設備​​的製造成本和後續的維護成本。
• 電弧接地過電壓危險：如果單相接地電流較小，則電流過零時電弧熄滅，故障消失。但當電流超過30安培時，就會產生穩定的電弧，形成連續電弧接地。這不僅會損壞設備，還可能造成兩-相甚至三相-短路。
• 接地繼電保護選型難點：難以實現靈敏選擇性保護。特別是對於設有消弧線圈的電網，此類保護的配置和準確動作變得更加困難，容易影響故障的及時檢測和隔離。
• 斷線可能引起諧振過電壓：斷線、開關不同時間的切換操作、保險絲不同時段熔斷等動作都會導致鐵磁諧振過電壓。這種過電壓可能會引起避雷器爆炸、負載變壓器反相序、電氣設備絕緣閃絡等。
• 電磁式電壓互感器諧振過電壓：由於電網參數不對稱，中性點位移常引起鐵磁諧振過電壓，頻繁燒斷電磁式電壓互感器高壓熔斷器。嚴重時甚至會燒毀變壓器本身。

• 供電可靠性高：單相接地故障時，三相電壓/電流變化小；-；不立即跳閘，約2小時內清除故障，確保持續供電。
• 對通信/信號系統干擾低：對稱三相-運行時電磁干擾弱；接地電流小，影響最小；在小型系統（例如農村電網）中，電弧會-自行熄滅。
• 便於故障檢測和定位：獨特的小接地電流有助於保護裝置識別和定位故障。
• 減少對電流-限制設備的需求：較小的接地電流無需大-容量電流-限制設備，從而降低了成本並簡化了設計。
• 特定場景下更好的過壓控制：更容易控制正常/瞬態過程中的電壓波動，降低過壓損壞風險。
• 增強瞬態系統穩定性：在瞬態期間更容易保持三相電壓平衡，減少對關鍵設備的影響並避免級聯問題。