我國(guó)電力系統(tǒng)中, 10kV、35kV電網(wǎng)中一般都采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)一般為三角形接法,沒(méi)有可供接地的中性點(diǎn)。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),線電壓三角形保持對(duì)稱,對(duì)用戶繼續(xù)工作影響不大,并且電容電流比較小(小于10A《一次設(shè)計(jì)手冊(cè)》P81頁(yè))時(shí),一些瞬時(shí)性接地故障能夠自行消失,這對(duì)提高供電可靠性,減少停電事故是非常有效的。由于該運(yùn)行方式簡(jiǎn)單、投資少,所以在我國(guó)電網(wǎng)初期階段一直采用這種運(yùn)行方式,并起到了很好的作用。
但是隨著電力事業(yè)日益的壯大和發(fā)展,這種簡(jiǎn)單的方式已不再滿足現(xiàn)在的需求,現(xiàn)在城市電網(wǎng)中電纜電路的增多,電容電流越來(lái)越大(超過(guò)10A),此時(shí)接地電弧不能可靠熄滅,就會(huì)產(chǎn)生以下后果:
1)單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃,會(huì)產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓,其幅值可達(dá)4U(U為正常相電壓峰值)或者更高,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的絕緣造成極大的危害,在絕緣薄弱處形成擊穿;造成重大損失。
2)持續(xù)電弧造成空氣的離解,撥壞了周圍空氣的絕緣,容易發(fā)生相間短路;
3)產(chǎn)生鐵磁諧振過(guò)電壓,容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸; 這些后果將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣,危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
為了防止上述事故的發(fā)生,為系統(tǒng)提供足夠的零序電流和零序電壓,使接地保護(hù)可靠動(dòng)作,需人為建立一個(gè)中性點(diǎn),以便在中性點(diǎn)接入接地電阻。為了解決這樣的辦法。接地變壓器(簡(jiǎn)稱接地變)就這樣的情況下產(chǎn)生了。接地變壓器就是人為制造了一個(gè)中性點(diǎn)接地電阻,它的接地電阻一般很小。另外接地變壓器有電磁特性,對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗,繞組中只流過(guò)很小的勵(lì)磁電流。由于每個(gè)鐵心柱上兩段繞組繞向相反,同心柱上兩繞組流過(guò)相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗,零序電流在繞組上的壓降很小。也既當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),在繞組中將流過(guò)正序、負(fù)序和零序電流。該繞組對(duì)正序和負(fù)序電流呈現(xiàn)高阻抗,而對(duì)零序電流來(lái)說(shuō),由于在同一相的兩繞組反極性串聯(lián),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,方向相反,正好相互抵消,因此呈低阻抗。接地變壓器的工作狀態(tài),由于很多接地變壓器只提供中性點(diǎn)接地小電阻,而不需帶負(fù)載。所以很多接地變壓器就是屬于無(wú)二次的。接地變壓器在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),接地變壓器相當(dāng)于空載狀態(tài)。
但是,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí),只在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)故障電流,中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí),高靈敏度的零序保護(hù)判斷并短時(shí)切除故障線路,接地變壓器只在接地故障至故障線路零序保護(hù)動(dòng)作切除故障線路這段時(shí)間內(nèi)起作用,其中性點(diǎn)接地電阻和接地變才會(huì)通過(guò)IR= (U為系統(tǒng)相電壓,R1為中性點(diǎn)接地電阻,R2為接地故障回路附加電阻)的零序電路。根據(jù)上述分析,接地變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)是;長(zhǎng)時(shí)空載,短時(shí)過(guò)載。 總之,接地變壓器是人為的制造一個(gè)中性點(diǎn),用來(lái)連接接地電阻。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),對(duì)正序負(fù)序電流呈高阻抗,對(duì)零序電流呈低阻抗性使接地保護(hù)可靠動(dòng)作。