接地变压器设计

接地变压器培训简明教程 曾祥军 第一部分 接地变概述 1． 什么是接地变压器？ （1）接地变压器简称接地变，根据填充介质，接地变可分为油式和干式；根据相数，接地变可分为三相接地变和单相接地变 三相接地变：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或电阻，此类变压器采用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。 （2）接地变压器的主要特点是：     Ａ考虑到各铁心柱上的磁势平衡，绕组采用曲折形接线。由于是短时有负载运行，电流密度可选大些。     Ｂ这种变压器在电网正常运行时，长期处于空载状态，空载损耗应尽可能小些，在电网电压允许升高的范围内，其铁心也要处于不饱和状态；也要求避免磁路饱和，所以，铁心的磁通密度要取小些。     Ｃ流过这种变压器绕组的负载电流是零序电流，所以变压器的零序阻抗是较重要的，一般每相零序阻抗的不平横度要小 二 接地变压器的参数与标注 10KV级接地变压器主要数据如下（6.3KV级没标） SJD9---100/10 _0.4 (带二次绕组) SJD9---100/10 (不带二次绕组) 与普通变压器一样 也由下列参数进行描述： 序号 型号 额定一次电压 额定中性点电流 额定容量 零序阻抗 绝缘水平 联结组别 重量（kg） 外型尺寸 轨距 （KV） （A） （KVA） 多一相参数：零 序阻抗（Ω/ 相） （KV） 它参照标准：GB10229 IEC289 ZBK41003 SBK/QB0   三． 系统短路运行工况 三 接地变联结方式： 常用方式为Znyn11 Zn方式 接地变压器相量及电压关系推导： 电压关系推导： 由向量图知：根据正弦定理 Ubc2/Sin30=Uob/Sin120 （1） Ubc2= Uob *Sin30/ Sin120= Uob/SQRT3 （2） 由于线电压是相电压的根号3倍，所以： Uob=U线/ SQRT3 （3） 将式（3）代入式（2）化简则有： Ubc2= U线/3 在Z接变压器中，高压半相线圈的相电压==线电压的1/3 其中参数： Ubc2 为Z接变压器高压半相线圈相电压 Uob 为Z接变压器高压整相线圈相电压 U线 为Z接变压器高压整相线圈线电压 四 接地变压器参考图片 五 接地变压器短路容量问 根据IEEC 规定的C62.92.3标准关于过载系数的规定，换算变压器的短时容量与持续容量的规定：计算如下 过载时间 （短时容量/持续容量） 倍数 10s 10.5 60s 4.7 10min 2.6 30min 1.9 1h 1.4 计算举例： 1．一台接地变压器接有10欧姆，600安接地电阻，变压器高压侧额定线电压10.5千伏，计算变压器短时与持续容量？ 答： 变压器中性点允许短路电流 600安，则流过每相的绕组的短路电流=600/3=200安该变压器短时容量为： S短时容量=1.732*10.5*200=3637KVA 在小电阻接地系统中，接地变压器与接地电阻允许10 s，查表过载系数为10.5，则换到持续运行变压器容量为：S额定容量= S短时容量/过载系数=3637/10.5=346KVA 设计取 350KVA 即： 350KVA的变压器可满足，系统承受600安的电流持续10 s情况下短路运行。 第二部分 接地变的设计参数选取 1. 电流密度的选取： 带二次负载的变压器，按正常变压器选取值选： 对铜线：油变《3.0 干变《2.8 对铝线：油变《2.1 干变《1.8 不带二次负载的变压器： 对铜线：油变《3.2 干变《2.9 对铝线：油变《2.2 干变《1.9 2 铁心截面 带二次负载的变压器，按正常变压器选取值选 不二次负载的变压器，按正常变压器容量1/2或2/3选取 3 磁密选取 对油变或干变，按正常设计的磁密值93～95%选取，保证特殊情况下不过激磁 4. 温升的控制 对油变或干变： 线圈温升比正常控制低6-10K ，油顶层温升<=50K 5. 零序电抗值：（推荐值，用户要求按用户） 10KV 8—18欧姆(允许正负10%偏差) 20-35KV 10—25欧姆(允许正负10%偏差) 6. 空载损耗 用户有要求，按用户要求，没有则按同容量的S9系列产品高10～20% 对干变，没有则按同容量的S9系列产品高10～20% 6. 空载电流： 用户有要求，按用户要求，没有则按同容量的S9系列产品 对干变，没有则按同容量的S9系列产品要求。 7 负载损耗： 用户有要求，按用户要求，没有则按同容量的S9系列产品高10～20% 对干变，没有则按同容量的S9系列产品要求 8 零相出线截面要求 用户有要求，按用户要求。没有要求按常规容量变压器的相电 流1.3～1.5倍选取. 9. 线圈结构： 二次侧放内，Z接高压双半只线圈结构，对油变常用是辐向排列 对干变常用是分段轴向排列。 10. 安装轨距及其它： 油变参照国家标准要求 11. 干变的风机及外壳： 首先按用户的要求，《250KVA常不配置 第三部分 接地变计算 1 铁心及空载损耗、负载损耗温升按通用常规方法计算. 2. 绝缘距离的选取原则上按同规格的普通变选取，结合工艺安全系数在同规格的 变压器上加1.1～1.20倍 3. Z接高压线圈匝数计算： 变压器为SJD--- Znyn11 假设高压系统线电压U ,低压U2V 低压每匝伏数为et : 曲折半部分线圈相电压：==U线/3 半部分线圈匝数= U线/（3*et） 全部分匝数=2 U /（3*et） 举例 以SJD—315/35~0.38 Znyn11 系统线电压35000V ,低压380V 若低压34匝： et=380/（1.732*34）=6.4527 曲折半部分线圈匝数：W半==35000/(3*6.4527)=1808 W=2* W半=2*1808=3616匝 4 零序电抗计算： （1）Z接高压双半线圈辐向排 每相零序电抗按下列计算 Uk=49.6*f*w*w*∑D*ρ/(Hk*100000000) （单位：欧姆） ∑D=a1* r1/3+a12*r12+a2*r2/3 （单位：平方厘米） Hk:绕组电抗高，ρ：洛氏系数 W: 绕组半部分匝数 f：频率 a1、 a2： 两半部分绕组辐向宽 r1、 r2两半部分绕组平均半径 a12 绕组间空道辐向宽 r12：绕组空道平均半径 以上尺寸单位均为厘米 （2）高压双半线圈辐向排，低压在内侧或中间 Ux%=0.5(Ux12+Ux13)--0.167Ux23 Ux12: 低压线圈与高压第1半线圈的电抗 Ux13: 低压线圈与高压第2半线圈的电抗 Ux23： 高压线圈两个半相线圈间的电抗 5 变压器线圈结构布置方式 常规油变：(1)带二次侧： 采用（辐向）低压+主油道+高压1 +油道+高压2 (2)不带二次侧： 采用（辐向） 高压1 +油道+高压2 常规干变： 考虑浇注方便： 采用轴向分裂式，中间垫气道，见图 对高零序阻抗变压器： 采用 高压1+油道+低压线圈+油道+高压2 6 高压引线 油变参照下图出线方式，分半线圈绕向相同 PAGE 1