接地变压器的原理及作用

　　接地变压器的原理及作用
　　接地变压器（Zig-Zag Transformer，又称“曲折变压器”）是一种特殊的三相变压器，主要用于电力系统的中性点接地，解决中性点不接地系统的电压不平衡、过电压等问题。以下是其原理和作用的详细解析：
　　1. 接地变压器的结构原理
　　(1) 绕组连接方式（Zig-Zag接线）
　　接地变压器的每相绕组由两部分线圈组成，采用“曲折形”（Zig-Zag）连接：
　　每相绕组分成两半（如A1-A2、B1-B2、C1-C2）。
　　A2、B2、C2 连接在一起形成中性点（N），并通过电阻或消弧线圈接地。
　　A1、B1、C1 分别接入三相电源。
　　接线示意图：
　　A相电源 → A1 → A2 → N（中性点）
　　B相电源 → B1 → B2 → N
　　C相电源 → C1 → C2 → N
　　(2) 磁路特性
　　正常运行时：三相电流对称，磁通相互抵消，变压器呈现高阻抗（几乎不耗能）。
　　单相接地故障时：故障相电流通过中性点流入大地，Zig-Zag结构提供低阻抗通路，限制故障电流。
　　2. 接地变压器的作用
　　(1) 提供中性点接地
　　在中性点不接地系统（如10kV配电网）中，人为制造中性点，实现：
　　系统接地（IT系统转TT/TN系统）。
　　限制弧光过电压，避免设备绝缘击穿。
　　(2) 抑制零序电流
　　Zig-Zag结构对正序、负序电流呈现高阻抗，但对零序电流（如接地故障电流）呈现低阻抗，可：
　　检测接地故障（配合零序保护装置）。
　　平衡不对称电压（如负荷不均导致的电压偏移）。
　　(3) 配合消弧线圈
　　中性点通过消弧线圈接地时，接地变压器提供通路，实现：
　　补偿电容电流，消除接地电弧（减少停电事故）。
　　3. 典型应用场景
　　场景作用
　　10kV配电网为中性点不接地系统提供人工接地点，防止弧光过电压。
　　数据中心/医院供电确保IT系统（隔离电源）可转换为TT/TN系统，提高安全性。
　　新能源发电（光伏/风电）解决逆变器并网时的中性点偏移问题，稳定电网电压。
　　4. 接地变压器 vs. 普通变压器
　　特性接地变压器（Zig-Zag）普通变压器（Y/Δ）
　　绕组结构每相分成两部分，曲折连接常规星形（Y）或三角形（Δ）连接
　　中性点功能强制生成中性点并接地中性点可能不接地或无中性点
　　零序电流处理低阻抗通路，抑制零序电流高阻抗，零序电流无法流通
　　用途系统接地、故障保护电压变换、能量传输
　　5. 关键参数选型
　　额定电压：匹配系统电压（如10kV、35kV）。
　　零序阻抗：决定接地故障电流大小（通常设计为几欧姆至几十欧姆）。
　　容量：根据系统电容电流选择（一般取系统电容电流的1.05~1.1倍）。
　　6. 常见问题
　　(1) 接地变压器发热严重？
　　可能是中性点电流过大，需检查：
　　系统是否存在持续接地故障。
　　消弧线圈补偿是否失效。
　　(2) 中性点电压偏移？
　　原因：三相负荷不平衡或接地电阻过大，需调整接地方式或增加平衡装置。
　　(3) 何时需要接地变压器？
　　当系统中性点无法自然接地（如Δ接线变压器），且需限制接地故障电流时。
　　7. 总结
　　原理：通过Zig-Zag绕组生成中性点，提供零序电流通路。
　　作用：系统接地、故障保护、电压平衡。
　　适用场景：中性点不接地的配电网、对供电可靠性要求高的场所。