接地变压器Z型接线

Z型接地变压器的特点接地变压器的作用是在系统为△型接线或Y型接线中性点无法引出时，引出中性点用于加接消弧线圈，该变压器采用Z型接线（或称曲折型接线），与普通变压器的区别是每相线圈分别绕在两个磁柱上，这样连接的好处是零序磁通可沿磁柱流通，而普通变压器的零序磁通是沿着漏磁磁路流通，所以Z型接地变压器的零序阻抗很小（10Ω左右），而普通变压器要大得多。

按规程规定，用普通变压器带消弧线圈时，其容量不得超过变压器容量的20%。

而Z型变压器则可带90% ～100%容量的消弧线圈，接地变除可带消弧圈外，也可带二次负载，可代替所用变，从而节省投资费用。

扩展阅读：我国电力系统中，的6kV、10kV、35kV电网中一般都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一般为三角形接法，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，线电压三角形仍然保持对称，对用户继续工作影响不大，并且电容电流比较小（小于10A）时，一些瞬时性接地故障能够自行消失，这对提高供电可靠性，减少停电事故是非常有效的。

但是随着电力事业日益的壮大和发展，这中简单的方式已不在满足现在的需求，现在城市电网中电缆电路的增多，电容电流越来越大（超过10A），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，其幅值可达4U（U为正常相电压峰值）或者更高，持续时间长，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），由于持续电弧造成空气的离解，拨坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路；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可能使避雷器爆炸；这些后果将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。

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，以便在中性点接入接地电阻。

为了解决这样的办法.接地变压器（简称接地变）就在这样的情况下产生了。

工程技术DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.08.069浅析Z型接地变压器原理及应用①范须露 田小禾 杨赫 王第成(国网天津电力经济技术研究院 天津 300171)摘 要：Z 型接地变压器由于其良好的电气特性在电网中得到了日趋广泛的应用。

介绍Z 型接地变压器的典型接线形式和绕组结构特点，采用磁路分析的方式来深入剖析其工作原理和电气特征，并结合工程应用情况，分析了在两种典型的接线方式下，接地变压器对变电站运行方式及保护动作逻辑带来的影响。

关键词：接地变压器 零序阻抗 保护中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)03(b)-0069-03①作者简介:范须露(1988—),男，汉族，辽宁盖县人，硕士，工程师，研究方向:变电设计与运维、配网规划设计。

田小禾(1987—),女，满族，河北迁西人，硕士，工程师，研究方向:变电设计、微电网。

王第成(1988—),男，汉族，天津人，硕士，工程师，研究方向:变电设计与运维。

杨赫(1992—),男，蒙古族，山东烟台人，硕士，工程师，研究方向:变电设计与运维。

近年来，受城区规划、环保及场地等条件的制约，电缆馈线的应用越来越广泛，使得配网系统的对地电容电流大幅增加[1]。

当电容电流大到一定程度时，容易导致单相接地故障发展成为相间短路、P T 高压熔断器熔断等现象。

针对以上问题，主要有两种限制方案：一种是供电变压器中性点采用经消弧线圈接地方式，对容性电流进行补偿；另一种则是采用小电阻接地方式，加速泄放线路中的残余电荷，促使接地电弧熄灭。

由于经消弧线圈接地系统存在单相接地时产生严重过电压、故障电流偏小造成故障定位难、消弧线圈自动跟踪补偿困难等问题，经小电阻接地方式得到了越来越广泛的应用。

接地变压器的形式有很多种，其中Z型变压器由于其特有的结构形式得到了广泛的应用[2]。

目前，Z型接地变压器的相关文献有很多，但还缺少针对其结构特点和工作原理的介绍，本文将从磁路分析的角度，深入剖析Z型接地变压器的结构及其工作原理，并详细介绍其工程应用情况。

Znyn 曲折接线接地变压器的原理变压器的接线方式除了Y/ Y、Y/Δ,Δ/Δ等几种外,还有些比较特殊的接线方式,例如曲折接线,通常用Z 来表示,有人将它称为“千鸟接法”,但多数都称为曲折接线法。

曲折接线的变压器既具有三角型接线变压器可以承担单相负荷的特点,同时也有星形接线变压器具有的中性点的特点。

但同普通的Y/ Y形接地变压器比较,它具有普通接地变压器所不具有的优点,曲折接线变压器的零序阻抗小,更适合做接地变压器使用,能够更好的配合消弧线圈使用。

由于曲折接线变压器有同普通变压器的不一样性,因此,本文主要就其原理、特性以及在试验中注意的问题进行分析。

1曲折接线变压器的原理及结构特点1. 1 原理曲折接线变压器通常有Znyn11（图1）或Znyn1 （图3）2 种接法。

这里以Znyn11 接线来加以叙述。

曲折接线变压器由所用变负载和消弧线圈负载组成。

高压绕组的每相线圈分成匝数相等的2 部分,分别依次套装于三相铁心的上、下2 铁心柱上,如图1 所示。

上半部分线圈是带调压分接的主绕组;下半部分是具有移相作用的移相绕组,移相绕组与调压绕组在每相上具有60°的相位关系,如图2 所示。

其有关原理如下:在图1中,AA′,BB′,CC′为高压带调压主绕组; A′O ,B′O ,C′O 为高压移相绕组; ao ,bo ,co 为低压绕组,如图2 所示。

依据余弦定理得：UAO 2= U2 AA 2′+ U2A′O 2 + UAA′×UA′OUBO 2= U2 BB 2′+ U2B′O 2+ UBB′×UB′O ,UCO 2 = U2CC 2′+ U2C′O 2+ UCC′×UC′O ,式中: UAO ——A 相相电压;UOB ——B 相相电压;UCO ——C 相相电压;UAA’——A 相主绕组电压;UBB’——B 相主绕组电压;UCC’——C 相主绕组电压;UA′O ——A 相移相绕组电压;UB′O ——B 相移相绕组电压;UC′O ——C 相移相绕组电压。

接地变压器的作用我国电力系统中，的6kV、10kV、35kV电网中一般都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一般为三角形接法，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，线电压三角形仍然保持对称，对用户继续工作影响不大，并且电容电流比较小(小于10A）时,一些瞬时性接地故障能够自行消失,这对提高供电可靠性,减少停电事故是非常有效的。

但是随着电力事业日益的壮大和发展，这中简单的方式已不在满足现在的需求,现在城市电网中电缆电路的增多，电容电流越来越大(超过10A)，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,其幅值可达4U（U为正常相电压峰值）或者更高，持续时间长，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），由于持续电弧造成空气的离解，破坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路;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可能使避雷器爆炸;这些后果将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。

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,以便在中性点接入接地电阻.为了解决这样的办法。

接地变压器(简称接地变)就在这样的情况下产生了.接地变就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5欧).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。

也既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。

接地变的工作状态,由于很多接地变只提供中性点接地小电阻，而不需带负载。

环球市场/电力工程-112-Z 型接地变压器的原理与应用柯 岩包钢集团电气有限公司摘要：电力系统中，接地故障时有发生，采用接地变压器可以产生足够大的零序电压和零序电流，使继电保护装置可靠动作。

此文介绍了Z 型接地变压器的结构原理，其独有的特点和作用可有效、迅速的切除故障线路，恢复电网安全，提高供电可靠性。

关键词：接地变；中性点；接地故障；接地方式一、引言在我国电力系统中，一般配电站主变配电侧(6-35kV)多为三角形连接方式，没有中性点，当系统发生单相接地故障时，没有形成短路电流通路，故障电流主要为配电线路对地电容电流，当电容电流大于一定值(3-10kV 大于30A)时，接地电流产生间歇性电弧，将造成相间短路，弧光接地过电压，铁磁谐振过电压等严重后果。

为了抑制这种现象，在配电系统中接入接地变压器，人为的造出一个中性点，经消弧线圈或电阻接地，改变中性点对地阻抗，提供零序电流通路，可使接地保护可靠动作，有效的提高了供电可靠性和电网的安全性。

二、接地变压器的原理Z 型接地变压器在结构上与普通三相芯式变压器相同，但每相铁芯有上、下等匝数的两部分绕组，大多采用ZNyn11型接线方式，如图1所示。

图1 ZNyn11型接地变接线图及向量图接地变每相铁芯的两部分绕组分别接不同的相电压，当接地变线端加入三相正、负序电压时，接地变每一铁芯柱上产生的磁势是两相绕组磁势的向量和。

三个铁芯柱上的合成磁势相差120°，相互平衡。

三相磁通在三个铁芯柱上互相形成磁路，磁阻小、磁通大、感应电势大，呈现很大的励磁阻抗。

当接地变三相线端加入零序电压时，每相铁芯柱上两套绕组产生的磁势大小相等，方向相反，合成磁势为零，三相铁芯柱上没有零序磁通。

零序磁通只能通过外壳和周围介质形成闭合回路，磁阻大，零序磁通小，所以零序阻抗很小，一般小于10Ω。

在电网正常运行时接地变承受电网的对称正序电压，仅流过很小的励磁电流，处于空载运行状态，其中性点对地电位差为零(忽略中性点位移电压)。

光伏电站接地变压器及消弧线圈运行规程1、接地变压器消弧线圈系统在接入时必须有电源中性点，在其中性点上接入消弧线圈。

接地变压器的作用是在电力系统为△型接线或Y型接线中性点未引出时，用接地变压器构造成系统中性点。

接地变压器采用Z型接线的变压器，即ZN，yn11连接的变压器。

由于变压器高压侧采用Z型接线，每相绕组由两段组成，并分别位于不同相的两铁心柱上，两段线圈反极性连接，两相绕组产生的零序磁通相互抵消，故零序阻抗很低，同时空载损耗也非常小，变压器容量可以100%被利用。

用普通变压器带消弧线圈时，消弧线圈容量不超过变压器容量的20%，而Z型变压器则可带90%~100%容量的消弧线圈，可以节省投资。

接地变压器除可以带消弧线圈外，也可带二次负载，代替站用变。

在带二次负载时，接地变压器的一次容量应为消弧线圈与二次负载容量之和；接地变压器不带二次负荷时，接地变压器容量等于消弧线圈容量。

2、调匝式消弧线圈调匝式消弧线圈是在消弧线圈设有多个抽头，采用有载调压开关调节消弧线圈的抽头以改变电感值。

在电网正常运行时，微机控制器通过实时测量流过消弧线圈电流的幅值和相位变化，计算出电网当前方式下的对地电容电流，根据预先设定的最小残流值或失谐度，由控制器调节有载调压分接头，使之调节到所需要的补偿档位，在发生接地故障后，故障点的残流可以被限制在设定的范围之内。

装置总体构成：有载开关并阻电阻柜接地变压器隔离开关有载开关避雷器电压互感器并阻电阻柜电流互感器消弧线圈线路1线路N微机控制器零序CT零序CTU0Uab 整 体联 接 图控制屏3 、接地变压器技术参数 设备名称 站用变 出厂序号 14484 生产厂家 保定天威规格型号 THT-DKS500/35-160/0.4 容量 4000KV A 频率50HZ短路电阻 3.93%联接组别DYN11额定电压35KV/0.4KV额定电流9.2A/231A4、接地变的运行和维护：（详情请参考SVG油浸变压器）5、接地变的投入5.1 合上接地变小车开关断路器，检查各仪表指示正常。

目录第一章绪论 (2)第二章接地兼站用变压器 (3)第一节关于接地变压器 (3)第二节接地兼站用变压器的结构 (3)第三节中性点经低阻抗接地 (5)第三章干式变压器的运行与维护 (6)第一节变压器的正常运行操作 (6)第二节变压器停送电操作原则 (8)第三节干式变压器的维护 (10)第四章接地兼站用变的技术参数 (14)附：该变压器试验参考箱变第一章绪论我国电力系统中，的6kV、10kV、35kV电网中一般都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一般为三角形接法，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，线电压三角形仍然保持对称，对用户继续工作影响不大，并且电容电流比较小（小于10A）时，一些瞬时性接地故障能够自行消失，这对提高供电可靠性，减少停电事故是非常有效的。

但是随着电力事业日益的壮大和发展，这中简单的方式已不在满足现在的需求，现在城市电网中电缆电路的增多，电容电流越来越大（超过10A），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，其幅值可达4U（U为正常相电压峰值）或者更高，持续时间长，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）由于持续电弧造成空气的离解，拨坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路；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可能使避雷器爆炸。

这些后果将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。

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，以便在中性点接入接地电阻。

接地变压器（简称接地变）就在这样的情况下产生了。

第二章接地兼站用变压器第一节关于接地变压器接地变就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5欧）。

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。

接地变压器的作用我国电力系统中，的6kV、10kV、35kV电网中一般都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一般为三角形接法,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，线电压三角形仍然保持对称,对用户继续工作影响不大，并且电容电流比较小(小于10A)时，一些瞬时性接地故障能够自行消失，这对提高供电可靠性，减少停电事故是非常有效的。

但是随着电力事业日益的壮大和发展，这中简单的方式已不在满足现在的需求，现在城市电网中电缆电路的增多,电容电流越来越大（超过10A）,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,其幅值可达4U（U为正常相电压峰值）或者更高，持续时间长，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），由于持续电弧造成空气的离解，破坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路;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可能使避雷器爆炸;这些后果将严重威胁电网设备的绝缘,危及电网的安全运行。

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，以便在中性点接入接地电阻。

为了解决这样的办法.接地变压器（简称接地变)就在这样的情况下产生了.接地变就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5欧）.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.也既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。

接地变的工作状态，由于很多接地变只提供中性点接地小电阻，而不需带负载。

接地变压器的原理、特点和容量选择4.1接地变压器的接线原理当主变压器配电电压侧为三角形接线或为星型接线而中性点不能引出时，必须用一个Z型接线的接地变压器人为地制造一个中性点，中性点接地电阻接入接地变地中性点，如附图所示：Z型接地变压器地特点如下：将三相铁心的每个芯柱上的绕组平均分为两段，两段绕组极性相反，三相绕组按Z形连接法接成星型接线。

Z型接地变压器的电磁特性是：对正序、负序电流呈现高阻抗（相当于激磁阻抗），绕组中只流过很小的激磁电流；由于每个铁心柱上两段绕组绕向相反，同芯柱上两绕组流过相等的零序电流时，两绕组产生的磁通互相抵消，所以对零序电流呈现低阻抗（相当于漏抗），零序电流在绕组上的压降很小。

4.2接地变压器的容量选择计算过程●已知条件：系统额定电压：U＝35kV系统额定相电压：U＝20.2kV电阻器短时允许通流：I＝600A标称电阻值：R＝33.7Ω短时通流时间：10秒●接地变的10秒短时运行容量S＝3UI/3＝3*20.2*600/3＝12120kVA●将10秒短时运行容量折算为连续运行时的额定容量S＝S/10.5＝12120/10.5＝1154kVA取1200kVA●容量选择此种方法是根据变压器的允许过载倍数进行选择的，已考虑了变压器的可靠系数，这里无需再重复考虑可靠系数，所以选择额定容量为1200KVA的接地变压器是完全可以接地安全可靠运行的。

因此，接地变型号：DKSC-1200KVA/35KV五、零序CT的配置及零序保护整定的原则5.1概述采用定时限零序过电流保护或单相接地方向保护，零序保护方式可以准确判断出故障线路，实现有选择性的断开故障线路。

5.2零序电流互感器的配置采用专用的零序电流互感器；5.3单相接地故障零序保护的配置每条馈线首端配置限时零序电流保护；主变低压侧进线间隔装设反映单相接地故障的零序保护，作为母线单相接地故障的主保护和馈线单相接地的后备保护；5.4零序电流保护的一次动作电流I=K*II――保护装置的依次动作电流；K――可靠系数；I――被保护线路本身单相接地电容电流。

三相变压器的联接方式
三相变压器的接线方式包括：星型Y，三角形D和曲折型Z三种
其中曲折型接线方式有利于防止过电压和雷击造成的损害，多用于接地变压器。

三种接线方式的表示为：D/d, Y/y, Z/z，其中Y型接法若有中性点引出，则用YN/yn表示；其中大写字母表示高压侧绕组，小写字母表示中压绕组和低压侧绕组。

接线组边表明一二次线圈之间的相位关系。

通过数字表示。

数字范围：1~12。

按照时钟方向，按高压侧线电压与低压侧线电压之间相位关系定义“几点”。

若一二次线圈采用相同接线方式，都属于双数组：2、4、6、8、10、12；若一二次线圈采用不同接线方式，则都是单数组：1、3、5、7、9、11。

我国常用的Y形对Y形接线，都选用12点接线；Y形对△形接线，都选用11点接线。

判断接线组边时分析一二次线圈的线电压关系即可，将一次侧线电压认为12点，则二次侧线电压则是变压器的接线组边。