浅析风电场接地变压器的作用及原理

  我国电力系统中的6kV、10kV、35kV电网一般都会采用中性点不接地的运行方式，电网中主变压器配电电压侧通常为三角形接法，没有可供接地电阻的中性点。当中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压三角形仍就保持对称，可带故障运行两小时，并且电容电流比较小，一些瞬时性接地故障能够自行消失，对用户继续工作影响不大。但由于新能源场站的特殊性,目前在很多风电场电网中，因电缆长度较长，电容电流比较大，此时接地电弧不能可靠熄灭，就会产生以下后果：（1）单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃，会产生弧光接地过电压，可达正常相电压峰值或者更高，维持的时间长，会对电气设备的绝缘造成极大的危害，在绝缘薄弱处形成击穿，造成重大损失；（2）由于持续电弧会造成周围空气的绝缘降低，易发生相间短路；（3）产生铁磁谐振过电压，容易烧坏电压互感器并引起避雷器的损坏甚至有可能使避雷器爆炸。

  上述这些后果将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网和设备的安全运行，传统电网的中性点不接地的运行方式已不能够满足新能源场站电网的运行要求。

  为了防止上述事故的发生，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，需人为建立一个中性点，接地变就由此产生，其作用是通过采用消弧线圈或者小电阻接地方式，减小电网发生接地故障时的对地电容电流。

  接地变对降低系统过电压水平、抑制谐振过电压、提高系统运行可靠性以及灵敏反应接地故障拥有非常良好作用。

  接地变是人为制造了一个中性点接地电阻，它的接地电阻一般很小，一般要求小于5Ω，另外接地变有电磁特性，对正序负序电流呈高阻抗，绕组中只流过很小的励磁电流。由于每个铁心柱上两段绕组绕向相反，同心柱上两绕组流过相等的零序电流呈现低阻抗，零序电流在绕组上的压降很小，当系统发生接地故障时，在绕组中将流过正序、负序和零序电流，该绕组对正序和负序电流呈现高阻抗，而对零序电流来说由于在同一相的两绕组反极性串联，其感应电动势大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。

  由于很多接地变只提供中性点接地小电阻，而不需带负载，所以接地变就无二次的，也可以带二次负载，可兼做站用变使用，从而节省成本。接地变在电网正常运行时，接地变相当于空载状态，当电网出现故障时，只在极短的时间内通过故障电流，中性点经小电阻接地电网发生单相接地故障时，高灵敏度的零序保护判断并短时切除故障线路。接地变只在接地故障至故障线路零序保护动作切除故障线路最近一段时间内起作用，其中性点接地电阻和接地变才会通过的零序电路。

  根据上述分析，接地变的运行特点是，电网正常运行是空载，短路时过载，接地变压器作为人为制造中性点用来连接接地电阻，当系统发生接地故障时，对正序负序电流呈高阻抗，对零序电流呈低阻抗性，为零序电路提供系统回路，使接地保护可靠动作。

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