淺析風(fēng)電場(chǎng)接地變壓器的作用及原理

我國(guó)電力系統(tǒng)中的6kV、10kV、35kV電網(wǎng)一般采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，電網(wǎng)中主變壓器配電電壓側(cè)通常為三角形接法，沒(méi)有可供接地電阻的中性點(diǎn)。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓三角形仍然保持對(duì)稱，可帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，并且電容電流比較小，一些瞬時(shí)性接地故障能夠自行消失，對(duì)用戶繼續(xù)工作影響不大。但由于新能源場(chǎng)站的特殊性,目前在很多風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)中，因電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，電容電流較大，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，可達(dá)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）由于持續(xù)電弧會(huì)造成周圍空氣的絕緣降低，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。

上述這些后果將嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的絕緣，危及電網(wǎng)和設(shè)備的安全運(yùn)行，傳統(tǒng)電網(wǎng)的中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式已不能滿足新能源場(chǎng)站電網(wǎng)的運(yùn)行要求。

一、接地變的作用

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)，接地變就由此產(chǎn)生，其作用是通過(guò)采用消弧線圈或者小電阻接地方式，減小電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)的對(duì)地電容電流。

接地變對(duì)降低系統(tǒng)過(guò)電壓水平、抑制諧振過(guò)電壓、提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性以及靈敏反應(yīng)接地故障具有良好作用。

二、接地變的基本原理

接地變是人為制造了一個(gè)中性點(diǎn)接地電阻，它的接地電阻一般很小，一般要求小于5Ω，另外接地變有電磁特性，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，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。

三、接地變的工作特點(diǎn)

由于很多接地變只提供中性點(diǎn)接地小電阻，而不需帶負(fù)載，所以接地變就無(wú)二次的，也可以帶二次負(fù)載，可兼做站用變使用，從而節(jié)省成本。接地變?cè)陔娋W(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，接地變相當(dāng)于空載狀態(tài)，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)的零序電路。

四、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上述分析，接地變的運(yùn)行特點(diǎn)是，電網(wǎng)正常運(yùn)行是空載，短路時(shí)過(guò)載，接地變壓器作為人為制造中性點(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，為零序電路提供系統(tǒng)回路，使接地保護(hù)可靠動(dòng)作。