何處及為何使用接地變壓器（之字形、接地Wye三角形）

接地變壓器的用途

接地變壓器有時用于配電系統。接地變壓器提供零序電流源。有時，接地變壓器用于將三線制、未接地電路轉換為四線制、接地電路。

圖 1（見下圖）顯示了兩種最常見的接地變壓器。之字形連接是使用最廣泛的接地變壓器。

圖 1 – 變壓器的接地連接（之字形和接地 “Wye-Delta “形）

圖 2 顯示接地匯流排如何為接地故障提供電流。作為配電電路唯一接地源的接地變壓器，應在三相電源投入使用時就投入使用。

如果接地變壓器丟失，線路接地會導致未故障相的相間中性點電壓過高，負載不平衡也會導致中性點偏移和過電壓。

圖 2 – 接地故障饋電的接地變壓器

接地變壓器必須處理電路上的不平衡負載以及線路對地故障時的負載。

如果電路的不平衡極小，我們就可以大幅降低變壓器的額定值。變壓器的額定值只需承載短時（但高幅值）故障，通常使用 10 秒或 1 分鐘的額定值。我們還可以選擇接地變壓器的阻抗來限制接地故障電流。

接地變壓器的每一接線柱都承載三分之一的中性線電流，并具有線對中性線電壓。因此，在接地的 Wye Delta 變壓器中，包括所有三相在內的總額定功率是中性點電流乘以線對地電壓：

S = V_LG?× I_N

之字形變壓器比接地的 Wye-Delta 變壓器效率更高。在之字形變壓器中，每個繞組的對地電壓都低于線對地電壓，系數為?√3，因此變壓器組的額定值可能較低：

s = v_LG?× i / √3_N?

ANSI/IEEE 標準 32-1972?要求 10 秒額定值設備的連續額定值為 3%（這意味著短時額定值是連續額定值的 33 倍）。

1 分鐘額定電流組的持續額定電流為?7%。在接地故障電流為 6000 A 的 12.47 kV 系統中，”之字形 “需要 24.9 MVA 的額定電流。我們將根據 10 秒內 24.9 MVA 的額定電流來確定組的大小，這相當于 0.75 MVA 的連續額定電流，因此該組可連續處理 180 A 的中性點電流。

對于 “之 “字形和接地?Wye-Delta變壓器，零序阻抗等于變壓器初級和次級之間的阻抗。

接地變壓器的另一個應用是由于中性線/地線中的電流而造成的電話干擾。通過將接地變壓器組放置在更靠近中性線電流源頭的位置，接地變壓器組可以將部分電流從中性線轉移到相導體上，從而降低干擾電信線路的中性線電流。

接地變壓器還可用于在異常情況下需要地源的公用設施。

其中一種應用是為二次網絡負載和其他非網絡線對地連接負載供電的組合饋線。如果電網變壓器是三角接地匯流連接，那么在發生線路對地故障時，電網將對電路進行回饋。

如果在主饋電斷路器斷開時發生這種情況，未故障相位上的單相負載將出現過電壓，因為電路作為未接地系統通過網絡負載進行反 饋。安裝在饋線上的接地組可防止在反饋電情況下出現過電壓。在應用分布式發電機時也有類似的應用。

如果發電機驅動一個與市電電源分離的孤島，通常會指定一個接地的 Wye-Delta 變壓器作為互聯變壓器，以防止過電壓。

即使接地匯流排不是唯一的接地源，其大小也必須能夠承受電壓不平衡。接地匯流排的零序電流是零序電壓除以零序阻抗：

I₀?= V₀?/ Z₀

當一相電壓在上游斷開時（通常是由于熔斷器熔斷或單相重合器跳閘），會導致嚴重的電壓不平衡。在這種情況下，零序電壓等于線對中性線電壓。接地匯流排會試圖維持已斷開相電壓，并為該相的所有負載供電，這可能導致變壓器嚴重過載。