为什么使用接地变？

哪里及为什么使用接地变压器（之字形、接地Wye三角形）

     

接地变压器的用途

接地变压器有时用于配电系统。接地变压器提供零序电流源。有时，接地变压器用于将三线制、未接地电路转换为四线制、接地电路。

图 1（见下图）显示了两种最常见的接地变压器。之字形连接是使用最广泛的接地变压器。

图 1 - 变压器的接地连接（之字形和接地 "Wye-Delta "形）

图 2 显示接地汇流排如何为接地故障提供电流。作为配电电路唯一接地源的接地变压器，应在三相电源投入使用时就投入使用。

如果接地变压器丢失，线路接地会导致未故障相的相间中性点电压过高，负载不平衡也会导致中性点偏移和过电压。

图 2 - 接地故障馈电的接地变压器

接地变压器必须处理电路上的不平衡负载以及线路对地故障时的负载。

如果电路的不平衡极小，我们就可以大幅降低变压器的额定值。变压器的额定值只需承载短时（但高幅值）故障，通常使用 10 秒或 1 分钟的额定值。我们还可以选择接地变压器的阻抗来限制接地故障电流。

         

接地变压器的每一接线柱都承载三分之一的中性线电流，并具有线对中性线电压。因此，在接地的 Wye Delta 变压器中，包括所有三相在内的总额定功率是中性点电流乘以线对地电压：

S = V_LG × I_N

之字形变压器比接地的 Wye-Delta 变压器效率更高。在之字形变压器中，每个绕组的对地电压都低于线对地电压，系数为 √3，因此变压器组的额定值可能较低：

s = v_LG × i / √3_N 

ANSI/IEEE 标准 32-1972 要求 10 秒额定值设备的连续额定值为 3%（这意味着短时额定值是连续额定值的 33 倍）。

1 分钟额定电流组的持续额定电流为 7%。在接地故障电流为 6000 A 的 12.47 kV 系统中，"之字形 "需要 24.9 MVA 的额定电流。我们将根据 10 秒内 24.9 MVA 的额定电流来确定组的大小，这相当于 0.75 MVA 的连续额定电流，因此该组可连续处理 180 A 的中性点电流。

对于 "之 "字形和接地 Wye-Delta变压器，零序阻抗等于变压器初级和次级之间的阻抗。

接地变压器的另一个应用是由于中性线/地线中的电流而造成的电话干扰。通过将接地变压器组放置在更靠近中性线电流源头的位置，接地变压器组可以将部分电流从中性线转移到相导体上，从而降低干扰电信线路的中性线电流。

接地变压器还可用于在异常情况下需要地源的公用设施。

其中一种应用是为二次网络负载和其他非网络线对地连接负载供电的组合馈线。如果电网变压器是三角接地汇流连接，那么在发生线路对地故障时，电网将对电路进行回馈。

如果在主馈电断路器断开时发生这种情况，未故障相位上的单相负载将出现过电压，因为电路作为未接地系统通过网络负载进行反 馈。安装在馈线上的接地组可防止在反馈电情况下出现过电压。在应用分布式发电机时也有类似的应用。

如果发电机驱动一个与市电电源分离的孤岛，通常会指定一个接地的 Wye-Delta 变压器作为互联变压器，以防止过电压。

即使接地汇流排不是唯一的接地源，其大小也必须能够承受电压不平衡。接地汇流排的零序电流是零序电压除以零序阻抗：

I₀ = V₀ / Z₀

当一相电压在上游断开时（通常是由于熔断器熔断或单相重合器跳闸），会导致严重的电压不平衡。在这种情况下，零序电压等于线对中性线电压。接地汇流排会试图维持已断开相电压，并为该相的所有负载供电，这可能导致变压器严重过载。