我國電力系統中，的6kV、10kV、35kV電網中一般都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一般為三角形接法，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，對用戶繼續工作影響不大，并且電容電流比較小（小于10A）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。

但是隨著電力事業日益的壯大和發展，這中簡單的方式已不在滿足現在的需求，現在城市電網中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），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，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）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）由于持續電弧造成空氣的離解，破壞了周圍空氣的絕緣，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；這些后果將嚴重威脅電網設備的絕緣，危及電網的安全運行。

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，以便在中性點接入接地電阻。為了解決這樣的辦法.接地變壓器（簡稱接地變）就在這樣的情況下產生了。接地變就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5歐）。

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。也既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。接地變的工作狀態，由于很多接地變只提供中性點接地小電阻，而不需帶負載。所以很多接地變就是屬于無二次的。接地變在電網正常運行時，接地變相當于空載狀態。但是，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IR= （U為系統相電壓，R1為中性點接地電阻，R2為接地故障回路附加電阻）的零序電路。根據上述分析，接地變的運行特點是；長時空載，短時過載。

總之，接地變是人為的制造一個中性點，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使接地保護可靠動作。

變電站內現在一般采用的接地變壓器有兩個用途，1.供給變電站使用的低壓交流電源，2.在10kV側形成人為的中性點，同消弧線圈相結合，用于10kV發生接地時補償接地電容電流，消除接地點電弧，其原理如下：

三相電網各相導線之間及各相對地之間，沿導線全長都分布有電容。當電網中性點不是死接地時，單相接地相的對地電容為零，另外兩相的對地電壓升高到 倍。相電壓升高并未超過安全電壓設計的絕緣強度，但是會導致其對地電容的增加。單相接地時電容電流為正常運行時一相對地電容電流的3倍。當該電容電流較大時，較易引起間歇電弧，對電網的電感和電容的震蕩回路產生過電壓，其值可達2.5到3倍的相電壓。電網電壓越高，由其引起的過電壓危險越大。因此只有60KV以下的供電系統的中性點才可不接地，因為它們的單相接地電容電流不大。否則，應通過接地變壓器將中性點經阻抗接地。

當變電站主變壓器一側（如10KV側）為三角形或星形接線，當單相對地電容電流較大時，由于沒有中性點可接地，則需要采用一臺接地變壓器使電網形成人為的中性點，以便經消弧線圈接地，使電網形成人為中性點，這就是接地變壓器的作用。在電網正常運行時接地變壓器承受電網的對稱電壓，僅流過很小的勵磁電流，處于空載運行狀態，其中性點對地電位差為零（忽略消弧線圈的中性點位移電壓），此時消弧線圈沒有電流流過。假設Ｃ相對地短路時，三相不對稱分解出來的零序電壓，匯合后流經消弧線圈入地。其作用與消弧線圈一樣，即它所產生的感性電流補償了接地電容電流，消除了接地點的電弧。

近年來,某地區電網中多次發生110kV變電站接地變壓器保護誤動事故，嚴重影響了該地區電網的穩定運行,為了找出問題的所在,分析了引起接地變壓器保護誤動的原因，并采取相應的措施，阻止類似事故的再次發生，并為其他地區電網提供借鑒。

目前110kV變電站10kV饋線越來越多地采用電纜出線，以致10 kV系統單相對地電容電流大幅度增加。為抑制單相接地時產生的過電壓幅值，110kV變電站10kV電網系統開始加裝接地變壓器，構成低阻接地接線方式，形成一條零序電流的通道，以便當10 kV系統發生接地時，根據接地點所在位置，由相應零序保護有選擇性動作將接地故障隔離，以防電弧重燃引發過電壓，保證電網設備安全供電。

某地區電網，于2008年開始將110kV變電站10kV電網系統改造為低阻接地接線方式，加裝了接地變壓器和接地變壓器保護設備，實現了10 kV系統任意饋線發生接地故障時，能快速切除故障，減少了對電網的影響。然而，近段時間，該地區電網有五個110kV變電站先后發生了多次接地變壓器保護誤動事故,造成變電站停電，嚴重影響了該地區電網的穩定運行, 因此，為了阻止類似事故的再次發生，維護地區電網的安全穩定，找出原因，采取措施是非常必要的。

1、接地變壓器保護誤動原因分析：

10kV饋線發生接地短路故障時，安裝在110kV變電站的故障線路零序保護首先啟動，切除故障線路，當不能正確切除時，由接地變壓器的零序保護越級切除母聯開關和主變壓器兩側開關，從而隔離故障對系統的影響。所以防止接地變壓器保護誤動，10kV饋線保護及開關的動作正確性是保證電網安全至關重要的，從該地區電網五個110kV變電站發生的接地變壓器保護誤動事故統計分析,引起接地變壓器保護誤動的主要原因也是10kV饋線不能正確切除接地故障所引起的。

10kV饋線零序保護的構成原理：饋線零序CT采樣→饋線保護啟動→開關動作跳閘，從10kV饋線零序保護的構成原理可以看出，零序CT、饋線保護、開關是保護正確動作的關鍵元件，下面就從這幾個方面分析引起接地變壓器保護誤動的原因：

①零序CT誤差引起接地變壓器保護誤動。當10KV饋線發生接地短路故障時，故障線路零序CT檢測到故障電流，對應的饋線零序保護首先啟動切除故障線路，同時接地變壓器的零序CT也檢測到故障電流，保護啟動，為了遵循選擇性的原則，實現10kV饋線保護優先動作，10kV饋線零序保護電流和時間整定值要比接地變壓器保護小。根據現行變電站運行數據可知，接地變：一次電流75A、1.5s切10kV分段、1.8s閉鎖10kV自投、2.0s切變低、2.5s切兩側；10kV饋線：一次電流60A、1.0s切開關。

但由于各種原因，CT難免有誤差，如果接地變壓器的零序CT-10％的 誤差，饋線的零序CT +10％的誤差，兩者的實際電流動作值為67.5A和66A，幾乎相等，只依靠時間選擇，當發生10KV饋線接地時，就很容易造成接地變零序過流越級動作。

②電纜屏蔽層接地線不正確，引起接地變壓器保護誤動。110kV變電站10kV饋線都采用帶屏蔽層的電纜，且電纜屏蔽層在兩端同時接地，這是一種有效的電磁抗干擾措施，10KV饋線零序CT都是用穿心式，零序CT穿過電纜安裝于開關柜電纜出線處，利用電磁感應原理，接地短路故障時產生的不平衡電流，在零序CT上感應到電流從而使保護裝置動作，然而，電纜屏蔽層兩端接地后，流過電纜屏蔽層的感應電流也將會在零序CT上感應到電流，如果不采取措施，將影響到饋線零序保護不能正確動作，從而引起接地變壓器保護越級動作。

③10kV饋線保護拒動，引起接地變壓器保護誤動。目前電網系統廣泛應用微機型保護裝置，保護性能大大提高，但保護裝置生產廠商和型號也比較多，產品質量和技術參差不一，散熱能力差也是其一大弊端，裝置故障時有發生，從110kV變電站保護設備故障統計表明，10KV饋線保護裝置的電源插件、采樣插件、CPU插件和跳閘出口插件最容易出現故障。所以一旦它們出現故障又未即時處理，保護有可能拒動，造成接地變壓器保護誤動。

④10KV饋線開關拒動，引起接地變壓器保護誤動。近年來，由于使用時限長、操作次數多或是本身的質量問題，發生在10kV開關柜上的故障越來越多，其中開關控制回路的故障尤其突出，特別是一些欠發達的山區，由于還有部分舊式開關柜（GG-1A型）仍在運行和發生接地故障機率較多。如果在開關柜故障期間出現饋線接地故障，即使零序保護正確啟動，由于開關拒動也會造成接地變壓器保護誤動，從事故調查分析，饋線接地故障零序保護動作，命令跳開饋線開關，同時跳閘線圈燒壞，開關不能動作，是開關拒動的主要原因。

⑤10kV兩條饋線高阻接地或較嚴重10kV饋線單相高阻接地，引起接地變壓器保護誤動。當兩條10KV饋線同相高阻接地時，兩條10kV饋線保護只達到告警值，零序保護不動作，但有可能達到接地變壓器保護動作值，引起接地變壓器保護誤動，例如一饋線單相高阻接地，零序電流達到40A，饋線零序保護不動作（動作值為60A）；接著另一饋線也同一相高阻接地，零序電流達到50A，零序電流未達到60A，饋線零序保護也不動作；但電流疊加達到90A，超過接地變壓器保護動作值（動作值為75A），將造成接地變壓器保護零序過流越級動作。目前110kV變電站10kV饋線越來越多地采用全電纜出線，以致10kV系統對地電容電流大幅度增加（個別站高達12～15A），即使不是發生10kV兩條饋線高阻接地，而是發生較嚴重10KV饋線單相高阻接地（零序電流達到58A），再與正常運行電容電流疊加后也很接近接地變壓器保護動作值（動作值為75A），若此時有系統振蕩發生，就會很容易造成接地變壓器保護零序過流越級動作。

2、防止接地變壓器保護誤動的解決措施：

通過以上分析，采取相應的措施如下：

①防止零序CT誤差引起接地變壓器保護誤動的措施。選用質量過關的零序CT；安裝調試前應嚴格校驗零序CT的性能特性，誤差在5％的堅決棄用；10kV饋線零序保護動作電流整定值和接地變壓器零序保護動作電流整定值均應按一次值整定，保護校驗時，應從零序CT一次升流檢驗其正確性。

②防止電纜屏蔽層接地線不正確引起接地變壓器保護誤動的措施。

第一，電纜屏蔽層接地線必須由上向下穿過零序CT，并與電纜支架絕緣，在穿過零序CT前不應有碰地現象。電纜屏蔽層接地線頭、尾留出部分金屬導體，用于一次升流，其余部分用絕緣材料可靠包扎。當電纜屏蔽層接地線引出點低于零序CT時，電纜屏蔽層接地線不能穿過零序CT。盡量避免電纜屏蔽層接地線引出點位于零序電流互感器的中間位置。第二，加強專業技能培訓，使各相關班組人員清楚零序CT安裝方法。特別是繼電保護專業和電纜專業的人員，必須要掌握零序CT安裝方法和電纜屏蔽層接地線安裝方法，并嚴格執行。第三，加強驗收管理，繼保、運行、電纜等專業班組共同把好零序CT安裝接線關。

③防止饋線保護拒動引起接地變壓器保護誤動的措施。選用質量可靠，運行成熟、故障率少的保護裝置；對運行年限長和經常故障的保護裝置，要計劃更換；加強保護裝置的運行維護，發現故障馬上處理；安裝空調和通風系統，改善保護裝置運行環境，防止元件長期在高溫條件下運行。

④防止饋線開關拒動引起接地變壓器保護誤動的措施。選用質量可靠，運行成熟、故障率少的開關設備；對運行年限長的開關設備和經常故障的開關設備，要計劃更換逐步淘汰舊式開關柜，更換成電動儲能型或彈簧儲能型的密封式開關柜；加強開關控制回路的維護，發現故障馬上處理；對于跳閘線圈經常燒壞的問題，應采用性能優良的線圈。作為開關的配套設備，開關柜的合理選用是解決線圈問題的關鍵。

⑤防止饋線高阻接地引起接地變壓器保護誤動的措施。當10KV饋線高阻接地引起零序保護發接地告警信號時，應馬上組織巡視故障線路，排除接地饋線的故障。同時，加強對10KV饋線線路改造，盡量減少線路供電半徑，合理調節各相負荷平均分布，以此減少正常運行的電容電流。

4結語

隨著越來越多的地區電網開始加裝接地變壓器及相關保護設備，達到了改善電網結構、提高電網安全穩定性的目的，然而，陸續發生的接地變壓器保護誤動事故，提醒我們不要忽視其不利的影響，在此，本文分析了引起接地變壓器保護誤動的主要原因，并提出了相應的一些措施，為已加裝接地變壓器或計劃加裝接地變壓器的地區電網提供指引。

Z型接地變壓器

對于35KV、66KV配電網，變壓器繞組通常采用Y接法，有中性點引出，就不需要使用接地變壓器。對于6KV、10KV配電網，變壓器繞組通常采用△接 法，無中性點引出，這就需要用接地變壓器引出中性點。接地變壓器的作用就是在系統為△型接線或Y型接線中性點未引出時，用于引出中性點以連接消弧線圈。

接地變壓器采用Z型接線（或者稱曲折型接線），即每一相線圈分別繞在兩個磁柱上，兩相繞組產生的零序磁通相互抵消，因而Z型接地變壓器的零序阻抗很小（一 般小于10Ω），空載損耗低，變壓器容量可以利用90%以上。而普通變壓器零序阻抗要大很多，消弧線圈容量一般不應超過變壓器容量的20%，由此可見，Z 型接線的變壓器作為接地變壓器是一種比較好的選擇。

一般系統不平衡電壓較大時，Z型變壓器的三相繞組做成平衡式，就可以滿足測量需要。當系統不平衡電壓較小時（例如全電纜網絡），Z型變壓器的中性點要做出30V～70V的不平衡電壓以滿足測量需要。

接地變壓器除可帶消弧線圈外，也可帶二次負載，代替站用變。在帶二次負載時，接地變壓器的一次容量應為消弧線圈容量與二次負載容量之和。

接地變的最大功能就是傳遞接地補償電流。

Z型接地變壓器的接線圖見圖1及圖2，共有兩種接線方式，分別是ZNyn11和ZNyn1，其降低零序阻抗的原理是：在接地變壓器三相鐵芯的每一相都有兩個匝數相同的繞組，分別接不同的相電壓。當接地變壓器線端加入三相正、負序電壓時，接地變壓器每一鐵芯柱上產生的磁勢是兩相繞組磁勢的向量和。三個鐵芯柱上的合成磁勢相差120°，是一組三相平衡量。三相磁通可在三個鐵芯柱上互相形成磁通路，磁阻小、磁通量大、感應電勢大，呈現很大的勵磁阻抗。當接地變壓器三相線端加入零序電壓時，在每個鐵芯柱上的兩個繞組產生的磁勢大小相等，方向相反，合成的磁勢為零，三相鐵芯柱上沒有零序磁通。零序磁通只能通過外殼和周圍介質形成閉合回路，磁阻很大，零序磁通很小，所以零序阻抗也很小。