浅谈接地变的参数优化与保护措施

殷国伟

(国投白银风电有限公司,甘肃白银 730900)

浅谈接地变的参数优化与保护措施

殷国伟

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电力系统中,接地故障常常是故障的主要形式,因此,大接地电流系统中的变压器,一般要求在变压器上装设接地(零序)保护,以作为变压器本身保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。本文将主要探讨接地变的参数优化与保护措施。

接地变 参数优化 保护措施

为了抑制弧光接地过电压和补偿接地电容电流，为监测接地电流提供一个通道。例如许多电网系统的主变压器一侧都使用△的接法，在未接入接地变之前是不接地系统，没有零序监测通道。而接地变压器实质是一种特殊用途的三相变压器，它可以为中性点不接地系统引出一个中性点，提供一个零序监测通道。当主变△侧接入接地变和电阻后就形成了小电流接地系统。

1 接地变压器的原理与工作特性

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，以加装接地电阻。通过三相平衡负荷，不考虑漏磁不平衡等因素，它流通的电流仅是本绕组励磁电流，中性点无电流流过，因而它对于正序和负序电流显示出高阻抗作用。而当单相接地时中性点出现电流，该绕组会出现极小的阻抗，因为每一铁心柱上的两个绕组反极性串联，它们在每一铁心柱上产生的磁通相互抵消，对接地电流没有阻抗。所以系统发生单相接地故障时，继电保护系统能够较灵敏检测出故障电流。

2 接地变的参数优化

中性点直接接地系统在发生单相接地故障时，接地短路电流很大，称为大电流接地系统。采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地故障时，接地电流只有线路和母线对地的容性电流，电流很小，不影响对负荷的正常供电，称为小电流接地系统。大电流接地系统在系统出现过电压时，其幅值大大低于小电流接地系统，出于经济性和安全性的考虑，在电压等级较高的电网(1l0kV及以上)中，采用中性点直接接地方式，在电压等级较低的电网(35kV及以下)中通常采用不接地或经消弧线圈接地方式。

大电流接地系统中，变压器中性点接地方式的安排应兼顾电气设备的安全和零序保护的灵敏性要求。即在保证系统安全性的前提下(中性点接地系统)，尽量保持变电站零序阻抗基本不变。变电站运行监视根据变电站控制方式不同采用的方式也不同。对于常规变电站，运行人员通过控制盘表计、光字牌和信号灯进行监视。综合自动化变电站通过监控系统计算机画面、综合自动化报警进行监视。对无人值班变电站，则通过集控站、监控中心进行远方监视和控制。综合自动化变电站具有完善的遥控、遥信、遥测和遥调功能，既可在变电站通过后台机监控，也可远方监控中心集中监控，使得监控自动化水平大大提高。

3 接地变的保护措施

接地装置的地下部分由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体一般采用4根长度为5m的40min×4mm扁钢，垂直接地体采用4～5根长度为2.5m的50mm×50mm×5mm角钢，垂直接地体相互问的距离应在5m左右，水平接地体与垂直接地体焊接在一起[1]。

水平接地体在土壤中埋设深为0.6～0.8m，垂直接地体则是在水平接地体基础上打入地里。接地引上线采用40mm×4mm扁钢，为了检测方便和用电安全，用于柱上式安装的变压器，引上线连接点应设在变压器底下的槽钢位置。变压器外壳必须良好接地，外壳接地应用螺栓拧紧，不可用焊接直接焊牢，以便检修。

接地体不得靠近烟道等热源设施，以免由于土壤干燥，电阻率升高而影响接地效果；接地体不应埋在有强烈腐蚀作用的土壤、垃圾堆和灰渣堆中；接地体所在的位置应不妨碍有关设备的安装或检修。

接地体的连接采用搭接焊时，应符合下列规定：(1)扁钢的搭接长度应为其宽度的2倍，四面施焊。(2)圆钢的搭接长度应为其直径的6倍，双面施焊。(3)圆钢与扁钢连接时，其搭接长度应为圆钢直径的6倍。

为了限制短路电流并保证系统中零序电流的大小和分布尽量不受系统运行方式变化的影响，在发电厂或变电所中通常只有部分变压器的中性点接地。对于分级绝缘的变压器，为防止中性点过电压，在发生接地故障时，应先断开中性点不接地的变压器，后断开中性点接地的变压器。正因如此，仅仅采用零序电流保护是不能满足要求的。针对变压器中性点是否装设了放电间隙，应设置不同的保护。装设了放电间隙的变压器，当其间隙上的电压超过动作电压时迅速放电，形成中性点对地短路，从而保护变压器中性点的绝缘。因放电间隙不能长时间通过电流，故在放电间隙上装设零序电流元件，一旦检测到间隙放电后迅速切除变压器[2]。

4 结语

系统接地短路时，零序电流的大小和分布与系统中变压器中性点接地的数目和位置有很大关系。考虑变压器中性点接地的位置和数目时，一般应使零序电流的分布尽可能保持不变，保证零序保护有足够的灵敏度和不使变压器承受危险过电压。

[1]向昌明,杨宏宇,范立新,喻建.风电场接地方式与零序保护整定计算[J].江苏电机工程,2013,05：23-25.

[2]陈熙平,张伟,马金涛,曹钢.注入式定子接地保护在锦屏二级水电站的应用及现场调试[J].电工技术,2013,09：73-75.