变压器中性点装置和接地的关系

变压器中性点装置与接地系统的关系非常密切，涉及电力系统的安稳运行、过电压防护、绝缘配合及故障处理等核心环节。以下从功能定位、接地方式、典型装置及相互作用等方面展开说明：

一、变压器中性点的核心作用：连接系统与地电位

变压器的中性点（星形接线绕组的公共点）是电力系统三相电压的“参考零点”，其是否接地、如何接地直接决定了系统的接地方式（如大电流接地系统、小电流接地系统），进而影响系统的可靠性、绝缘水平和故障特性。

二、中性点接地方式与系统的匹配关系

根据中性点接地方式的不同，电力系统分为三类，对应不同的中性点装置设计：

1. 中性点不接地（小电流接地系统）

定义：中性点不与大地直接连接（或通过高阻抗间接连接），接地电阻非常大（理论上无穷大）。

系统应用：主要用于6~35kV中压配电网（我国3~10kV系统多采用此方式）。

中性点装置：

无主动接地装置：正常运行时中性点电位近似为零，单相接地故障时接地电流为电容电流（很小，≤10A）。

特点：单相接地故障时非故障相电压升高到线电压，但允许短时运行（1~2小时），避免频繁跳闸；但电容电流过大时需改造（如加装消弧线圈）。

2. 中性点经消弧线圈接地（补偿接地系统）

定义：中性点通过消弧线圈（带气隙的电感线圈）与大地连接，利用电感电流补偿单相接地时的电容电流，使接地电流降到5A以下。

系统应用：针对电容电流较大的6~35kV系统（如电缆线路占比高的城市配电网）。

中性点装置：

消弧线圈本体：带分接头调节电感值，实现全补偿、欠补偿或过补偿（实际常用过补偿，避免谐振）；

阻尼电阻：阻止消弧线圈的谐振过电压；

自动跟踪补偿装置：实时监测电容电流，自动调节消弧线圈分接头，确保补偿效果；

隔离开关/断路器：用于投切消弧线圈或检修隔离。

特点：显著降低接地电弧的重燃概率，减少过电压，延长设备寿命；但无法快速切除故障，需配合绝缘监测装置告警。

3. 中性点经电阻接地（限制过电压与故障电流）

定义：中性点通过电阻（金属电阻或电抗器）接地，分为经小电阻接地（电阻≤10Ω）和经高电阻接地（电阻≥100Ω）。

系统应用：

小电阻接地：用于电容电流大且要求快速切除故障的10~35kV系统（如城市电缆网）；

高电阻接地：用于发电机中性点（限制定子接地故障电流，保护铁芯）。

中性点装置：

接地电阻柜：集成电阻器、电流互感器、隔离开关，实现接地与保护一体化；

特点：

小电阻接地：单相接地电流较大（数百安培），触发保护装置快速跳闸，避免弧光过电压；

高电阻接地：限制接地电流到几安到几十安，同时维持一定的零序电压，便于检测故障。

三、中性点装置的核心功能：确保系统安稳

无论哪种接地方式，中性点装置的核心作用是解决以下问题：

过电压防护：

雷击、操作过电压时，中性点接地可降低绕组绝缘承受的电压（如直接接地系统非故障相电压不升高）；

消弧线圈/电阻接地可阻止弧光接地过电压（中性点不接地系统的主要风险）。

绝缘配合：

接地方式决定系统绝缘水平——直接接地系统绝缘按相电压设计，不接地系统需按线电压设计（成本更高）。

故障处理：

通过接地装置的配置（如零序CT、保护装置），实现单相接地故障的检测、报警或跳闸，避免故障扩大。

电压基准：

中性点接地为系统提供稳定的零电位参考，确保三相电压对称平衡。

四、特殊场景的中性点装置：发电机中性点

发电机中性点通常采用高电阻接地或经消弧线圈接地：

高电阻接地：限制定子单相接地电流（≤5A），避免铁芯烧损，同时通过零序电压保护检测故障；

消弧线圈接地：适用于发电机-变压器组单元接线，补偿电容电流，避免故障扩大。

装置形式多为配电变压器+电阻（将发电机6~20kV中性点电压降到220V后接地）或直接配置干式消弧线圈。