接地变压器设计培训简明教程
曾祥军
第一部分 接地变概述
一． 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
其中参数说明： 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题
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
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
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 接地变计算方法
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公式计算
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
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曾祥军
第一部分 接地变概述
一． 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
其中参数说明： 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题
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
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
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 接地变计算方法
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公式计算
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