淺談接地變的參數優化與保護措施

殷國偉

(國投白銀風電有限公司,甘肅白銀 730900)

淺談接地變的參數優化與保護措施

殷國偉

(國投白銀風電有限公司,甘肅白銀 730900)

電力系統中,接地故障常常是故障的主要形式,因此,大接地電流系統中的變壓器,一般要求在變壓器上裝設接地(零序)保護,以作為變壓器本身保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。本文將主要探討接地變的參數優化與保護措施。

接地變 參數優化 保護措施

為了抑制弧光接地過電壓和補償接地電容電流，為監測接地電流提供一個通道。例如許多電網系統的主變壓器一側都使用△的接法，在未接入接地變之前是不接地系統，沒有零序監測通道。而接地變壓器實質是一種特殊用途的三相變壓器，它可以為中性點不接地系統引出一個中性點，提供一個零序監測通道。當主變△側接入接地變和電阻后就形成了小電流接地系統。

1 接地變壓器的原理與工作特性

接地變壓器的特性是在電網正常運行時有很高的勵磁阻抗，繞組中只流過較小的勵磁電流或因中性點電壓偏移引起的持續電流

(此值一般較小)。當系統發生單相接地故障時，接地變壓器繞組對正序、負序都呈現高阻抗，而對零序電流則呈低阻抗，這一零序電流經過接地變壓器中性點電阻或消弧線圈起到減小電網的接地電流和抑制過電壓的發生。為此，該接地變壓器的結構就必須采用曲折形的繞組聯結法；并在中性線處引出中性點套管，以加裝接地電阻。通過三相平衡負荷，不考慮漏磁不平衡等因素，它流通的電流僅是本繞組勵磁電流，中性點無電流流過，因而它對于正序和負序電流顯示出高阻抗作用。而當單相接地時中性點出現電流，該繞組會出現極小的阻抗，因為每一鐵心柱上的兩個繞組反極性串聯，它們在每一鐵心柱上產生的磁通相互抵消，對接地電流沒有阻抗。所以系統發生單相接地故障時，繼電保護系統能夠較靈敏檢測出故障電流。

2 接地變的參數優化

中性點直接接地系統在發生單相接地故障時，接地短路電流很大，稱為大電流接地系統。采用中性點不接地或經消弧線圈接地的系統發生單相接地故障時，接地電流只有線路和母線對地的容性電流，電流很小，不影響對負荷的正常供電，稱為小電流接地系統。大電流接地系統在系統出現過電壓時，其幅值大大低于小電流接地系統，出于經濟性和安全性的考慮，在電壓等級較高的電網(1l0kV及以上)中，采用中性點直接接地方式，在電壓等級較低的電網(35kV及以下)中通常采用不接地或經消弧線圈接地方式。

大電流接地系統中，變壓器中性點接地方式的安排應兼顧電氣設備的安全和零序保護的靈敏性要求。即在保證系統安全性的前提下(中性點接地系統)，盡量保持變電站零序阻抗基本不變。變電站運行監視根據變電站控制方式不同采用的方式也不同。對于常規變電站，運行人員通過控制盤表計、光字牌和信號燈進行監視。綜合自動化變電站通過監控系統計算機畫面、綜合自動化報警進行監視。對無人值班變電站，則通過集控站、監控中心進行遠方監視和控制。綜合自動化變電站具有完善的遙控、遙信、遙測和遙調功能，既可在變電站通過后臺機監控，也可遠方監控中心集中監控，使得監控自動化水平大大提高。

3 接地變的保護措施

接地裝置的地下部分由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體一般采用4根長度為5m的40min×4mm扁鋼，垂直接地體采用4～5根長度為2.5m的50mm×50mm×5mm角鋼，垂直接地體相互問的距離應在5m左右，水平接地體與垂直接地體焊接在一起[1]。

水平接地體在土壤中埋設深為0.6～0.8m，垂直接地體則是在水平接地體基礎上打入地里。接地引上線采用40mm×4mm扁鋼，為了檢測方便和用電安全，用于柱上式安裝的變壓器，引上線連接點應設在變壓器底下的槽鋼位置。變壓器外殼必須良好接地，外殼接地應用螺栓擰緊，不可用焊接直接焊牢，以便檢修。

接地體不得靠近煙道等熱源設施，以免由于土壤干燥，電阻率升高而影響接地效果；接地體不應埋在有強烈腐蝕作用的土壤、垃圾堆和灰渣堆中；接地體所在的位置應不妨礙有關設備的安裝或檢修。

接地體的連接采用搭接焊時，應符合下列規定：(1)扁鋼的搭接長度應為其寬度的2倍，四面施焊。(2)圓鋼的搭接長度應為其直徑的6倍，雙面施焊。(3)圓鋼與扁鋼連接時，其搭接長度應為圓鋼直徑的6倍。

為了限制短路電流并保證系統中零序電流的大小和分布盡量不受系統運行方式變化的影響，在發電廠或變電所中通常只有部分變壓器的中性點接地。對于分級絕緣的變壓器，為防止中性點過電壓，在發生接地故障時，應先斷開中性點不接地的變壓器，后斷開中性點接地的變壓器。正因如此，僅僅采用零序電流保護是不能滿足要求的。針對變壓器中性點是否裝設了放電間隙，應設置不同的保護。裝設了放電間隙的變壓器，當其間隙上的電壓超過動作電壓時迅速放電，形成中性點對地短路，從而保護變壓器中性點的絕緣。因放電間隙不能長時間通過電流，故在放電間隙上裝設零序電流元件，一旦檢測到間隙放電后迅速切除變壓器[2]。

4 結語

系統接地短路時，零序電流的大小和分布與系統中變壓器中性點接地的數目和位置有很大關系。考慮變壓器中性點接地的位置和數目時，一般應使零序電流的分布盡可能保持不變，保證零序保護有足夠的靈敏度和不使變壓器承受危險過電壓。

[1]向昌明,楊宏宇,范立新,喻建.風電場接地方式與零序保護整定計算[J].江蘇電機工程,2013,05：23-25.

[2]陳熙平,張偉,馬金濤,曹鋼.注入式定子接地保護在錦屏二級水電站的應用及現場調試[J].電工技術,2013,09：73-75.