接地变压器保护原理分析

胡海棠　陆文颖

摘 要：接地变压器是变电站的重要一次设备之一，起到平衡电容电流和提供保护的作用。然而接地变保护则是监视接地变，对故障可靠动作，对电力系统的稳定至关重要。本文从接地变压器的功能出发，引出了其独特的物理结构并根据其结构分析了其运行原理，并对接地变压器的保护配置作简要阐述。

关键词：接地变压器；功能；物理结构；运行原理；保护配置

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0150-01

1 接地变压器的作用

中性点不接地的系统发生单相接地故障时，各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，故障点流过的故障电流大小是该系统原来相对地电容电流的3倍，对于35kV系统，若该电流不大于10A，系统仍可以运行一段时间，这便是中性点不接地系统的优点。但是随着电网的不断发展，特别是对于城市电网中电缆线路的增多，电网的对地电容亦将随之增大，接地故障的电流越来越大（超过10A），此时接地点将产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大[1]。

为了防止上述事故的发生，目前普遍采用的方法有两种：（1）在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减小，以致自动熄弧，保证继续供电；（2）装设接地保护，并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切除接地线路。

实现以上两种功能，都需要系统提供一个可以接地的中性点。然而，对于大多数输电变压器，为了平衡由于变压器铁芯非线性产生的三次谐波磁通，一般将变压器低压绕组连接成三角形。比如220kV电力变压器主要采用Y/Y/D联结的三绕组变压器或Y/D联结的双绕组变压器，低压侧均采用三角形接线，无法引出接地点。为解决上述矛盾，必须在低压母线侧或者是变压器低压侧接入接地变压器作为人工接地点。

2 单相接地故障时的电流分布

分析接地变压器中性点经小电阻接地的系统发生单相接地短路时的故障电流分布情况。设主变压器的正序阻抗、负序阻抗分别为ZT1、ZT2；

每公里输电线路的正序阻抗、负序阻抗分别为zl1、zl2，Lk为故障点到主变压器的线路长度；

由前文的论述可知，接地变的正负序阻抗为励磁阻抗，可认为其为无穷大，零序阻抗很小，设为Zt0，当发生单相接地故障时，忽略负荷电流和对地电容电流。

3 接地变压器保护原理

3.1 非电量保护

接地变压器非电气量保护包括瓦斯保护和温度保护，和变压器非电量保护相同，主要用于反应绕组内部多相短路、匝间短路和铁芯过热等。

3.2 电气量保护

接地变压器电气量保护包括电流速斷和过电流保护、中性点零序过流保护。

电流速断和过电流保护主要用于切除保护区内的相间故障和单相接地故障。结合公式（1）、（2）可知：电流互感器二次绕组联接成三角形，一方面可以消除区外接地故障产生的零序电流对保护的干扰，防止区外故障时过电流保护误动作，另一方面可以增加区内故障时流入过流继电器的电流，使保护在保证选择性的前提下灵敏可靠的切除故障。

中性点零序过流保护的二次电流取自接地变压器中性点流变。由上文第3部分对于k1、k2点的接地故障的分析可知，接地变压器区内或区外发生接地故障，中性点流变都会流过故障电流，因此中性点零序过流保护是全系统接地故障的总后备保护，其动作电流小动作时间长。

4 结语

接地变压器作为电力系统中人为引出的接地点，对系统的安全稳定运行意义重大。只有准确掌握其运行原理，并根据其原理配置保护功能，才能在发生事故时正确处理，更好地为电力系统的安全运行服务。本文浅谈对接地变保护原理的学习，结合保护配置进行故障分析，并提出对接地变保护的研究展望。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[Z].中国电力出版社，2000.2.

[2]李发海，朱东起.电机学[Z].科学出版社，2007.1.endprint