三相配電變壓器結(jié)線組別選擇新標(biāo)準(zhǔn)的探討
摘 要:本文對國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中10(6)/0.38~0.22kV配電變壓器結(jié)線組別選擇的新規(guī)定,從技術(shù)上和運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以探討,并提出應(yīng)注意的有關(guān)問題。
關(guān) 鍵 詞:配電變壓器 結(jié)線組 選擇標(biāo)準(zhǔn)
前 言
國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定: “在TN及TT系統(tǒng)接地型式的低壓電網(wǎng)中宜選用D,yn11結(jié)線組的三相變壓器作為配電變壓器”。90年代中期修訂國家標(biāo)準(zhǔn)《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》,用GB/T 6451-1995代替GB6451.1~6451.5-86和制訂國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10228-1997《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》時,均已將D,yn11和Y,yn0兩種不同的結(jié)線組同時列入10(6)/0.38~0.22kV三相變壓器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但實(shí)際上從1953年學(xué)習(xí)蘇聯(lián)先進(jìn)技術(shù)開始,40余年來,我國中壓和低壓配電網(wǎng)間的10(6)/0.38~0.22kV配電變壓器,幾乎全部采用Y,yn0結(jié)線組別,且多數(shù)變壓器廠也不生產(chǎn)D,yn11結(jié)線組的變壓器,因此在當(dāng)前城市配電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃和城鄉(xiāng)配配電網(wǎng)的改造中如何正確地貫徹國標(biāo)GB50052-95是一個值得注意的重要問題。本文從歷史的回顧和技術(shù)分析入手,對Y,yn0結(jié)線和D,yn11結(jié)線的優(yōu)缺點(diǎn)加以分析,用以說明新標(biāo)準(zhǔn)制訂的依據(jù)和實(shí)施的必要性,供同行研究參考。
一、從當(dāng)年采用Y,yn0結(jié)線組及其優(yōu)缺點(diǎn)說起
1、 1953年以前配電變壓器的結(jié)線組別
解放前舊中國的變壓器制造能力十分薄弱,大部分配電變壓器由國外進(jìn)口,而國內(nèi)外廠家又分別自定標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)時10(6)/0.38~0.22kV的三相配電變壓器則分別選用D,d0、Y,d11或Y,d1結(jié)線組,一般不采用Y,yn0結(jié)線方式。要注意以下三點(diǎn): (1)我國早期使用的配電變壓器一次和二次繞組中,至少有一個繞組采用D結(jié)線; (2)迄今為止,國際上多數(shù)國家的配電網(wǎng)仍沿用D,yn1或D,yn11結(jié)線組,一般不選用Y,yn0結(jié)線組; (3)歐美國家習(xí)慣采用的D,yn1與前蘇聯(lián)習(xí)慣采用的D,yn11結(jié)線組,從技術(shù)上講,沒有什么差別。當(dāng)時為了學(xué)習(xí)蘇聯(lián),規(guī)定統(tǒng)一采用D,yn11,無可非議。
2、Y,yn0結(jié)線的優(yōu)點(diǎn)
當(dāng)年推廣Y,yn0三相變壓器時,認(rèn)為這種結(jié)線組從制造和運(yùn)行上有以下優(yōu)點(diǎn):
?。?) 變壓器高壓繞組由D接法改為Y接法后相電壓降低了1/√3,有利于節(jié)約絕緣材料。如采用圓筒式繞組,中性點(diǎn)在最外層,則相間距離亦可減少,因而相應(yīng)地減少了鐵軛的重量。如Y接或D接的繞組都采用圓筒形繞組,由于Y接時絕緣材料的減少,也間接地減輕了高壓繞組導(dǎo)線的重量。
(2) Y接繞組的分接頭可放在中性點(diǎn)側(cè),三相分接頭間的工作電壓很低,可共用一盤分接開關(guān),結(jié)構(gòu)簡單,而D接繞組必須將三相分接頭分開,導(dǎo)致分接開關(guān)制造復(fù)雜,使制造成本增加,其質(zhì)量反而不如Y接的可靠,且間接地使油箱尺寸增大,增加充油量。
?。?) 小容量配電變壓器的高壓Y接繞組,采用圓筒式結(jié)構(gòu),制造簡單。如D接,圓筒式繞組必須分成兩段,才便于在每相繞組的中間抽出分接頭,否則抽頭要從油槽中引出,既費(fèi)工又不可靠。
?。?) Y,yn0結(jié)線組的配電變壓器與同容量同規(guī)格的D,yn11結(jié)線組的配電變壓器對比,其空載損耗及負(fù)載損耗均較小,有利于降低配電網(wǎng)中的電能損耗。根據(jù)國家GB/T 6451-1995表1中的過渡標(biāo)準(zhǔn),雙繞組、無勵磁調(diào)壓的10(6)/0.4kV三相變壓器,采用兩種不同結(jié)線時的空載損耗、負(fù)載損耗和空載電流%的對比見表1。
3、Y,yn0接線組的主要缺點(diǎn)
(1) 抑制諧波的能力差
低壓電網(wǎng)中的諧波源主要包括: 由于變壓器鐵心磁化曲線的非線性以及負(fù)載中電力電子器件所產(chǎn)生的諧波對D,yn11接線組3次諧波電流可以在D接線的繞組中環(huán)流,更有利于得到抑制。而Y,yn0結(jié)線組由于抑制諧波的能力較差,不宜用于低壓電網(wǎng)TN或TT接地型式的場合。
?。?) 三相不平衡負(fù)載會使低壓電網(wǎng)中性點(diǎn)移位,影響三相電壓的平衡。
Y, yn0結(jié)線組的配電變壓器在0.38/0.22kV三相四線制低壓電網(wǎng)中運(yùn)行時,中性線通過的零序電流為三相電流的總和,會造成低壓電網(wǎng)中的中性點(diǎn)移位。由計(jì)算得知,當(dāng)中性線電流為額定電流的25%時,中性點(diǎn)移位約為額定電壓的7.08%,尚不致嚴(yán)重地影響到三相相電壓的不平衡。故國家GB50052-95第6.08條規(guī)定: “在TN及TT接地型式的低壓電網(wǎng)中,當(dāng)選用Y,yn0結(jié)線組別的三相變壓器,其由單相不平衡負(fù)荷引起的電流不得超過低壓繞組額定電流的25%,且其中一相的電流在滿載時不得超過額定電流值。”由于上述規(guī)定,限制了Y ,yn0結(jié)線配電變壓器接用單相負(fù)荷的容量,也影響了變壓器設(shè)備能力的充分利用。
(3) Y ,yn0結(jié)線的三相配電變壓器具有很大的零序電抗,限制了低壓側(cè)的短路電流,不利于故障的快速切除。
以1000kVA變壓器為例,在變壓器低壓側(cè)出線端的單相短路電流僅7kA左右,因此要保證單相短路電流保護(hù)的靈敏度為1.5~2,變壓器低壓側(cè)總開關(guān)的整定電流就不宜大于3.5~4.5kA,但整定電流在3.5~4.5kA以下時,很難對空氣斷路器進(jìn)行合理整定,上下級保護(hù)之間的配合很難達(dá)到合理的選擇性動作。
二、 新標(biāo)準(zhǔn)為什么規(guī)定在TN及TT接地型式的低壓電網(wǎng)中宜采用D,yn11結(jié)線組的配電變壓器
1、TN及TT接地型式低壓電網(wǎng)的接線
TN低壓電網(wǎng)中有一點(diǎn)直接接地,電氣設(shè)備的外露部分用保護(hù)線與該點(diǎn)直接連接,有以下三種接法。
(1) TN-S系統(tǒng)
整個系統(tǒng)的中性線N與保護(hù)線PE是分開的。(見圖1)
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