三相配電變壓器（油浸式高壓試驗(yàn)變壓器021-56479692）結(jié)線的優(yōu)點(diǎn)
2010-05-05
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目*kV三相配電變壓器廣泛采用Y，yno結(jié)線（即原表示法的Y／Y0－12結(jié)線），以其能提供380V和220V兩種電源電壓方便了用戶。但是，上多數(shù)國(guó)家的三相配電變壓器均采用D，yn11結(jié)線（即原表示法的△／Y0—11結(jié)線）；它不但保持了輸出兩種電壓的好處，而且具有：①降低諧波電流，改善供電正弦波質(zhì)量；②零序阻抗小，提高單相短路電流，有利于切除單相接地故障；③三相不平衡負(fù)荷情況下能充分利用變壓器容量，同時(shí)降低變壓器損耗等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)福州、保定、上海等變壓器廠已生產(chǎn)D，yn11結(jié)線三相配電變壓器多年。為推廣使用D，yn11結(jié)線配電變壓器，現(xiàn)與Y，yno結(jié)線配電變壓器比較分析如下。
1 改善供電正弦波質(zhì)量
根據(jù)變壓器空載運(yùn)行情況，電源電壓在原繞組中產(chǎn)生勵(lì)磁電流，該電流在鐵芯中產(chǎn)生磁通并匝鏈著原繞組和副繞組，在原副繞組中感應(yīng)電勢(shì)。原繞組的感應(yīng)電勢(shì)和阻抗壓降與電源電壓相平衡。副繞組的感應(yīng)勢(shì)在輸出端表現(xiàn)為空載電壓。由于變壓器的磁化曲線兩端彎曲，磁通飽和，所以勵(lì)磁電流為尖頂波時(shí)磁通為正弦波（見(jiàn)圖1），而勵(lì)磁電流為正弦波時(shí)磁通為平頂波（見(jiàn)圖2）。我們希望感應(yīng)電勢(shì)為正弦波，則必須要有正弦波磁通。這就要求像圖1那樣，勵(lì)磁電流應(yīng)為尖頂波。從非正弦波的諧波分析知道，尖頂波中含有三次諧波成分。對(duì)三相變壓器來(lái)講，三相尖頂波勵(lì)磁電流中的三次諧波分量組成零序制相量。因?yàn)槿沃C波的頻率為150HZ，各相相量間相位差是基波的3倍。3 × 120°=360°，可見(jiàn)各相相量組成零序制。Y，yno結(jié)線配電變壓器原繞組的中性點(diǎn)不引出，勵(lì)磁電流中不含三次諧波，即接近正弦波；那么磁通為平頂波，感應(yīng)電勢(shì)為非正弦波，供電電壓波形較差（見(jiàn)圖2）。D，yn11結(jié)線配電變壓器原繞組為三角形接法，可環(huán)行零序電流和三次諧波電流，故勵(lì)磁電流為尖頂波而磁通為正弦波，感應(yīng)電勢(shì)和輸出電壓波形較好。
再?gòu)母崩@組看，兩者都是yn結(jié)線。當(dāng)三相負(fù)載不平衡而有中性線電流時(shí)，三相不對(duì)稱電流中含有零序分量（其頻率為50HZ），其值為中性線電流的1／3。該零序電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，在鐵芯的三柱中為同方向，不能在鐵芯中閉合。零序磁通是經(jīng)鐵芯外面的附件、頂蓋、油箱等閉合的。對(duì)于D，yn11結(jié)線配電變壓器來(lái)說(shuō)，該零序磁通在主繞組中感應(yīng)零序環(huán)行電流。從電磁感應(yīng)關(guān)系可知，主副繞組零序電流產(chǎn)生的零序磁通是相互抵消的，因而主磁通中零序成分很小，副邊的零序電壓也小，可見(jiàn)副邊的零序阻抗較小。而對(duì)于Y，yno結(jié)線配電變壓器來(lái)說(shuō)，主繞組中不能流通零序電流，主磁通中零序成分較大，副邊的零序電壓也大，可見(jiàn)副邊的零序阻抗較大。副邊的零序電壓小，改善了各相負(fù)載端電壓偏離220V的程度，這也是D，yn11結(jié)線的好處。
2 有利于切除單相接地故障
D，yn11結(jié)線配電變壓器的零序阻抗較小，單相接地短路電流就大些。一般在相同條件下，D，yn11結(jié)線配電變壓器出口的單相短路電流為Y，yno結(jié)線配電變壓器出口的單相短路電流的3倍以上。單相接地保護(hù)裝置的動(dòng)作靈敏度相應(yīng)提高，反時(shí)限特性的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限縮短。
低壓電網(wǎng)接地故障保護(hù)的作用在于保證設(shè)備及線路的熱穩(wěn)定、防止電氣火災(zāi)、保障人身安全。單相接地故障的短路電流Ld通常較小，而且與低壓電網(wǎng)的接地型式有關(guān)，需特別注意校驗(yàn)。以下說(shuō)明使用熔斷器作為線路和設(shè)備保護(hù)時(shí)校驗(yàn)方法。
我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電裝置及線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（待批）提出：TN系統(tǒng)采用我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品熔斷器作配電線路接地故障保護(hù)時(shí)應(yīng)符合附表所列單相接地短路電流Id比熔體額定電流In的zui小倍數(shù)。所謂TN接地系統(tǒng)是指，配電變壓器中性點(diǎn)直接接地（用T表示），系統(tǒng)內(nèi)外露可導(dǎo)電部分經(jīng)中性線N或另設(shè)的保護(hù)線PE連接到變壓器接地（用N表示），近似于過(guò)去“保護(hù)接零”。附表列出兩種時(shí)限，5S對(duì)應(yīng)于固定式電氣設(shè)備和線路，0．4S對(duì)應(yīng)于移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備及線路（插座）。熔體額定電流In按回路工作電流或尖峰電流選擇后，要校驗(yàn)ID／In的zui小倍數(shù)是否滿足。著眼于人身安全，還要校驗(yàn)接觸電壓Ujc，附表切斷時(shí)間5S要求Ujc ≤50V，切斷時(shí)間0．4S要求Ujc≤90V。
一般Y，yno結(jié)線配電變壓器的零序阻抗達(dá)正序阻抗的8～10倍，單相短路電流相對(duì)較小，以致故障點(diǎn)位于電網(wǎng)末端、保護(hù)線PE截面較小、用電設(shè)備功率較大或電動(dòng)機(jī)要考慮尖峰電流所選熔體額定電流較大等情況下常常不能滿足附表要求的ID／In人zui小倍數(shù)。改用D，yn11結(jié)線配電變壓器往往可以解決問(wèn)題。
3 能充分利用變壓器容量
Y，yno結(jié)線配電變壓器在三相不平衡負(fù)荷作用下，一方面零序電流產(chǎn)生零序磁通經(jīng)過(guò)油箱、附件等部位閉合形成嚴(yán)重的磁洲和渦流損耗增加變壓器功耗和溫升；另一方面零序電壓使中性點(diǎn)電位偏移，各相負(fù)載端電壓或升或降，因此規(guī)定中性線電流不得超過(guò)二次額定電流的25％，從而限制了變壓器容量的利用。在情況下，負(fù)荷集中于一相，例如一臺(tái)容量為315kVA配電變壓器，每相容量105kVA、但中性線電流限制了單相負(fù)荷容量，只能達(dá)到105×25﹪=26．25kVA、變壓器的容量利用率只有26．25／315=1/12=8．3％。在城鎮(zhèn)公用配電變壓器和農(nóng)村居民區(qū)配電變壓器中三相負(fù)荷不平衡情況幾乎不可避免。即使設(shè)計(jì)安裝時(shí)力求把同類負(fù)荷曲線的用電設(shè)備平均分配到三相上，實(shí)際運(yùn)行中仍會(huì)出現(xiàn)三相嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，由此造成的低壓線損率居高不下、甚至燒毀變壓器事故屢見(jiàn)不鮮。
對(duì)于D，yn11結(jié)線配電變壓器，因?yàn)橹鞔磐ㄖ辛阈虺煞趾苄，雖然零序磁通路經(jīng)仍同上述，變壓器不致過(guò)熱；所以中性線電流不受限制，可以與線電流相等。變壓器的容量利用率較好。
因此在TN和TT系統(tǒng)接地型式的低壓電網(wǎng)中和在不平衡單相負(fù)荷引起中性線電流超過(guò)變壓器低壓繞組額定電流的25﹪情況下，宜選用D，yn11結(jié)線三相配電變壓器。
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