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時間：2023-12-01
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為什么我們需要接地變壓器
接地變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的裝置之一，主要用于將電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)與地隔離開來，保證了電力系統(tǒng)的安全和可靠性。以下是為什么我們需要接地變壓器的幾個原因：
1. 防止電氣事故：在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于各種原因，可能會導(dǎo)致設(shè)備或線路中出現(xiàn)電壓漏電等異常情況。如果電系統(tǒng)中的中性點(diǎn)與地沒有接通，那么就會造成接地故障， 甚至引起火災(zāi)，危害人民財產(chǎn)安全。而接地變壓器的作用就是將電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)與地隔離開來，避免了這種危險。
2. 提高電力系統(tǒng)的可靠性：由于接地變壓器能夠隔離電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)和地，防止了接地故障的發(fā)生，保證了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和供電能力的可靠性。
3. 減少諧波和減小電磁干擾：電力系統(tǒng)中存在著各種諧波和干擾，使得電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。而通過接地變壓器，可以有效降低諧波和減小電磁干擾，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4. 保護(hù)人身安全：對于大型電力設(shè)備來說，電磁波對人的身體健康造成的危害是無法忽視的。而接地變壓器能將電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)和地隔離開來，有效保護(hù)人及動物的身體健康和安全。
接地變壓器用在哪里
接地變壓器主要用于下列兩個方面：
1. 為了保證安全性
當(dāng)電氣系統(tǒng)中有故障時，電器設(shè)備的外殼可能會攜帶電流，造成電死亡的危險。為了防止這種情況的發(fā)生，需要將中性點(diǎn)接地。接地變壓器可以將電力系統(tǒng)中的電荷與地隔離開來，并且在發(fā)生故障時能夠快速將故障電路隔離。
2. 解決物理上的限制
在一些電力系統(tǒng)中，將中性點(diǎn)直接接地是不可行的。例如，在某些高電壓電力系統(tǒng)中，因?yàn)槲锢戆踩拗疲行渣c(diǎn)接地會產(chǎn)生高壓的諧波，對人體健康產(chǎn)生不利影響。此時，可以通過接地變壓器將電力系統(tǒng)中的電荷與地隔離開來，減少故障發(fā)生的可能性?？傊?，接地變壓器在電力系統(tǒng)中起到非常重要的作用，能夠提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。
什么是接地變壓器
接地變壓器是一種專門用于電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備，主要用于中性點(diǎn)的接地保護(hù)。在一般的電力系統(tǒng)中，中性點(diǎn)會接地以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。如果有電氣系統(tǒng)的電荷與中性點(diǎn)短路，會形成故障電流。為了防止故障電流經(jīng)過人體致死，通常使用接地變壓器分離電費(fèi)，以減少電氣設(shè)備損壞和人員傷害的風(fēng)險。
接地變壓器的主要功能是將中性點(diǎn)接地，將故障電流導(dǎo)向地，從而有效地防止人員觸電或電氣設(shè)備損壞。接地變壓器的質(zhì)量會對電氣系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的影響，因此在設(shè)計和使用時需要非常注意。
接地變壓器一般按照使用地方的不同而分為室內(nèi)接地變壓器和戶外接地變壓器兩種。根據(jù)前者的安裝位置，可以進(jìn)一步分為掛式接地變壓器和支架式接地變壓器。而戶外接地變壓器的外形大多與干式變壓器相似，與之相比，戶外接地變壓器在耐污能力、絕緣變形和部分放電性能上具有出色的表現(xiàn)。
接地變壓器的用途
接地變壓器有時用于配電系統(tǒng)。接地變壓器提供零序電流源。有時，接地變壓器用于將三線制、未接地電路轉(zhuǎn)換為四線制、接地電路。
圖 1（見下圖）顯示了兩種最常見的接地變壓器。之字形連接是使用最廣泛的接地變壓器。
圖 1 - 變壓器的接地連接（之字形和接地 "Wye-Delta "形）
圖 2 顯示接地匯流排如何為接地故障提供電流。作為配電電路唯一接地源的接地變壓器，應(yīng)在三相電源投入使用時就投入使用。
如果接地變壓器丟失，線路接地會導(dǎo)致未故障相的相間中性點(diǎn)電壓過高，負(fù)載不平衡也會導(dǎo)致中性點(diǎn)偏移和過電壓。
圖 2 - 接地故障饋電的接地變壓器
接地變壓器必須處理電路上的不平衡負(fù)載以及線路對地故障時的負(fù)載。
如果電路的不平衡極小，我們就可以大幅降低變壓器的額定值。變壓器的額定值只需承載短時（但高幅值）故障，通常使用 10 秒或 1 分鐘的額定值。我們還可以選擇接地變壓器的阻抗來限制接地故障電流。
接地變壓器的每一接線柱都承載三分之一的中性線電流，并具有線對中性線電壓。因此，在接地的 Wye Delta 變壓器中，包括所有三相在內(nèi)的總額定功率是中性點(diǎn)電流乘以線對地電壓：
S = VLG × IN
之字形變壓器比接地的 Wye-Delta 變壓器效率更高。在之字形變壓器中，每個繞組的對地電壓都低于線對地電壓，系數(shù)為√3，因此變壓器組的額定值可能較低：
s = vLG × i / √3N
ANSI/IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 32-1972 要求 10 秒額定值設(shè)備的連續(xù)額定值為 3%（這意味著短時額定值是連續(xù)額定值的 33 倍）。
1 分鐘額定電流組的持續(xù)額定電流為 7%。在接地故障電流為 6000 A 的 12.47 kV 系統(tǒng)中，"之字形 "需要 24.9 MVA 的額定電流。我們將根據(jù) 10 秒內(nèi) 24.9 MVA 的額定電流來確定組的大小，這相當(dāng)于 0.75 MVA 的連續(xù)額定電流，因此該組可連續(xù)處理 180 A 的中性點(diǎn)電流。
對于 "之 "字形和接地 Wye-Delta變壓器，零序阻抗等于變壓器初級和次級之間的阻抗。
接地變壓器的另一個應(yīng)用是由于中性線/地線中的電流而造成的電話干擾。通過將接地變壓器組放置在更靠近中性線電流源頭的位置，接地變壓器組可以將部分電流從中性線轉(zhuǎn)移到相導(dǎo)體上，從而降低干擾電信線路的中性線電流。
接地變壓器還可用于在異常情況下需要地源的公用設(shè)施。
其中一種應(yīng)用是為二次網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和其他非網(wǎng)絡(luò)線對地連接負(fù)載供電的組合饋線。如果電網(wǎng)變壓器是三角接地匯流連接，那么在發(fā)生線路對地故障時，電網(wǎng)將對電路進(jìn)行回饋。
如果在主饋電斷路器斷開時發(fā)生這種情況，未故障相位上的單相負(fù)載將出現(xiàn)過電壓，因?yàn)殡娐纷鳛槲唇拥叵到y(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行反 饋。安裝在饋線上的接地組可防止在反饋電情況下出現(xiàn)過電壓。在應(yīng)用分布式發(fā)電機(jī)時也有類似的應(yīng)用。
如果發(fā)電機(jī)驅(qū)動一個與市電電源分離的孤島，通常會指定一個接地的 Wye-Delta 變壓器作為互聯(lián)變壓器，以防止過電壓。
即使接地匯流排不是唯一的接地源，其大小也必須能夠承受電壓不平衡。接地匯流排的零序電流是零序電壓除以零序阻抗：
I0 = V0 / Z0
當(dāng)一相電壓在上游斷開時（通常是由于熔斷器熔斷或單相重合器跳閘），會導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓不平衡。在這種情況下，零序電壓等于線對中性線電壓。接地匯流排會試圖維持已斷開相電壓，并為該相的所有負(fù)載供電，這可能導(dǎo)致變壓器嚴(yán)重過載。
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