接地變壓器的用途

何處及為何使用接地變壓器（之字形、接地Wye三角形）

接地變壓器的用途

接地變壓器有時用于配電系統(tǒng)。接地變壓器提供零序電流源。有時，接地變壓器用于將三線制、未接地電路轉(zhuǎn)換為四線制、接地電路。

圖 1（見下圖）顯示了兩種最常見的接地變壓器。之字形連接是使用最廣泛的接地變壓器。

圖 1 - 變壓器的接地連接（之字形和接地 "Wye-Delta "形）

圖 2 顯示接地匯流排如何為接地故障提供電流。作為配電電路唯一接地源的接地變壓器，應(yīng)在三相電源投入使用時就投入使用。

如果接地變壓器丟失，線路接地會導(dǎo)致未故障相的相間中性點電壓過高，負(fù)載不平衡也會導(dǎo)致中性點偏移和過電壓。

圖 2 - 接地故障饋電的接地變壓器

接地變壓器必須處理電路上的不平衡負(fù)載以及線路對地故障時的負(fù)載。

如果電路的不平衡極小，我們就可以大幅降低變壓器的額定值。變壓器的額定值只需承載短時（但高幅值）故障，通常使用 10 秒或 1 分鐘的額定值。我們還可以選擇接地變壓器的阻抗來限制接地故障電流。

接地變壓器的每一接線柱都承載三分之一的中性線電流，并具有線對中性線電壓。因此，在接地的 Wye Delta 變壓器中，包括所有三相在內(nèi)的總額定功率是中性點電流乘以線對地電壓：

S = V_LG × I_N

之字形變壓器比接地的 Wye-Delta 變壓器效率更高。在之字形變壓器中，每個繞組的對地電壓都低于線對地電壓，系數(shù)為 √3，因此變壓器組的額定值可能較低：

s = v_LG × i / √3_N 

ANSI/IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 32-1972 要求 10 秒額定值設(shè)備的連續(xù)額定值為 3%（這意味著短時額定值是連續(xù)額定值的 33 倍）。

1 分鐘額定電流組的持續(xù)額定電流為 7%。在接地故障電流為 6000 A 的 12.47 kV 系統(tǒng)中，"之字形 "需要 24.9 MVA 的額定電流。我們將根據(jù) 10 秒內(nèi) 24.9 MVA 的額定電流來確定組的大小，這相當(dāng)于 0.75 MVA 的連續(xù)額定電流，因此該組可連續(xù)處理 180 A 的中性點電流。

對于 "之 "字形和接地 Wye-Delta變壓器，零序阻抗等于變壓器初級和次級之間的阻抗。

接地變壓器的另一個應(yīng)用是由于中性線/地線中的電流而造成的電話干擾。通過將接地變壓器組放置在更靠近中性線電流源頭的位置，接地變壓器組可以將部分電流從中性線轉(zhuǎn)移到相導(dǎo)體上，從而降低干擾電信線路的中性線電流。

接地變壓器還可用于在異常情況下需要地源的公用設(shè)施。

其中一種應(yīng)用是為二次網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和其他非網(wǎng)絡(luò)線對地連接負(fù)載供電的組合饋線。如果電網(wǎng)變壓器是三角接地匯流連接，那么在發(fā)生線路對地故障時，電網(wǎng)將對電路進行回饋。

如果在主饋電斷路器斷開時發(fā)生這種情況，未故障相位上的單相負(fù)載將出現(xiàn)過電壓，因為電路作為未接地系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進行反 饋。安裝在饋線上的接地組可防止在反饋電情況下出現(xiàn)過電壓。在應(yīng)用分布式發(fā)電機時也有類似的應(yīng)用。

如果發(fā)電機驅(qū)動一個與市電電源分離的孤島，通常會指定一個接地的 Wye-Delta 變壓器作為互聯(lián)變壓器，以防止過電壓。

即使接地匯流排不是唯一的接地源，其大小也必須能夠承受電壓不平衡。接地匯流排的零序電流是零序電壓除以零序阻抗：

I₀ = V₀ / Z₀

當(dāng)一相電壓在上游斷開時（通常是由于熔斷器熔斷或單相重合器跳閘），會導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓不平衡。在這種情況下，零序電壓等于線對中性線電壓。接地匯流排會試圖維持已斷開相電壓，并為該相的所有負(fù)載供電，這可能導(dǎo)致變壓器嚴(yán)重過載。

轉(zhuǎn)自：電力變壓器視界。