我國電力系統中的6kV、10kV、35kV電網一般采用中性點不接地的運行方式,電網中主變壓器配電電壓側通常為三角形接法,沒有可供接地電阻的中性點。當中性點不接地系統發生單相接地故障時,線電壓三角形仍然保持對稱,可帶故障運行兩小時,并且電容電流比較小,一些瞬時性接地故障能夠自行消失,對用戶繼續工作影響不大。但由于新能源場站的特殊性,目前在很多風電場電網中,因電纜長度較長,電容電流較大,此時接地電弧不能可靠熄滅,就會產生以下后果:(1)單相接地電弧發生間歇性的熄滅與重燃,會產生弧光接地過電壓,可達正常相電壓峰值或者更高,持續時間長,會對電氣設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)由于持續電弧會造成周圍空氣的絕緣降低,容易發生相間短路;(3)產生鐵磁諧振過電壓,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。
上述這些后果將嚴重威脅電網設備的絕緣,危及電網和設備的安全運行,傳統電網的中性點不接地的運行方式已不能滿足新能源場站電網的運行要求。
一、接地變的作用
為了防止上述事故的發生,為系統提供足夠的零序電流和零序電壓,使接地保護可靠動作,需人為建立一個中性點,接地變就由此產生,其作用是通過采用消弧線圈或者小電阻接地方式,減小電網發生接地故障時的對地電容電流。
接地變對降低系統過電壓水平、抑制諧振過電壓、提高系統運行可靠性以及靈敏反應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中性點接地電阻,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,對正序負序電流呈高阻抗,繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反,同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現低阻抗,零序電流在繞組上的壓降很小,當系統發生接地故障時,在繞組中將流過正序、負序和零序電流,該繞組對正序和負序電流呈現高阻抗,而對零序電流來說由于在同一相的兩繞組反極性串聯,其感應電動勢大小相等,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
由于很多接地變只提供中性點接地小電阻,而不需帶負載,所以接地變就無二次的,也可以帶二次負載,可兼做站用變使用,從而節省成本。接地變在電網正常運行時,接地變相當于空載狀態,當電網發生故障時,只在短時間內通過故障電流,中性點經小電阻接地電網發生單相接地故障時,高靈敏度的零序保護判斷并短時切除故障線路。接地變只在接地故障至故障線路零序保護動作切除故障線路這段時間內起作用,其中性點接地電阻和接地變才會通過的零序電路。
四、結語
根據上述分析,接地變的運行特點是,電網正常運行是空載,短路時過載,接地變壓器作為人為制造中性點用來連接接地電阻,當系統發生接地故障時,對正序負序電流呈高阻抗,對零序電流呈低阻抗性,為零序電路提供系統回路,使接地保護可靠動作。