在發電機中性點接地保護系統中,接地變壓器是實現高阻接地的關鍵設備。其工作原理基于電磁感應定律,通過變壓器的阻抗變換特性,將低壓側的小電阻轉換為高壓側所需的高阻抗。當系統變比設為10:1時,二次側僅需配置10Ω電阻,即可在一次側呈現1000Ω等效阻抗,這種設計巧妙地解決了直接采用高壓大電阻帶來的成本高、體積大等問題。
接地變壓器在故障時會產生標準化的二次電壓信號。當發電機發生單相接地故障,中性點出現位移電壓,此時接地變壓器二次側會感應出100V工頻電壓。這個信號具有兩個重要作用:一是為微機保護裝置提供明確的動作判據,確保保護系統可靠動作;二是通過測量該電壓的相位和幅值,可實現故障線路的精準定位。
從技術參數選擇來看,接地變壓器的一次額定電壓應不低于發電機額定相電壓的1.05倍,以承受可能的過電壓;二次額定電壓通常標準化為100V,便于與保護裝置接口匹配;熱穩定時間一般按10秒設計,這是因為發電機定子接地必須快速切除。實際工程中,還需考慮變壓器的絕緣等級、溫升限值等參數,確保設備在故障工況下的安全運行。
相比傳統的消弧線圈接地方式,接地變壓器配合電阻的方案具有顯著優勢:首先,系統結構簡單,無需復雜的自動調諧裝置;其次,維護工作量小,基本實現免維護運行;最重要的是,提供的阻性電流分量更有利于接地保護的選擇性動作。但需注意,當系統對地電容電流超過100A時,仍需考慮采用消弧線圈進行補償。
現代發電機組普遍采用這種接地方式,其可靠性已通過多年運行實踐驗證。隨著智能電網發展,未來可能集成在線監測功能,實時評估接地變壓器狀態,進一步提升系統安全性。這種看似簡單的設備,實則是保障發電機安全運行的重要技術屏障。
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