配電變壓器的接線組別比較

1、配電變壓器的接線組別比較配電變壓器的接線組別比較我國在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)與改造中，Yyn0接線組別的配電變壓器(以下簡稱配變)使用量最大，Dyn11接線的配變應(yīng)用較少，而Yzn11接線的配變應(yīng)用更少。而國際上，如日本、德國、瑞士等多數(shù)國家則采用Dyn11接線的配變；在非洲濕熱帶地區(qū)，雷暴日多達130154天，這些地區(qū)普遍采用Yzn11接線的配變。為什么Yyn0接線的配變在我國應(yīng)用如此普遍呢。早期建設(shè)的低壓電網(wǎng)，均采用Yyn0接線的配變，因為Dyn11接線的配變不能滿足并列運行條件，因此影響了它的推廣應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以前，電網(wǎng)負荷結(jié)構(gòu)比較簡單，諧波的危害并沒有引起人們的重視。20世紀(jì)80年代以

2、后，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波的危害也日趨嚴(yán)重。我國于1993年才完成了國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T14549-93)電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波的制定，這也影響了Dyn11接線配變的推廣應(yīng)用。Yzn11接線的配變，到20世紀(jì)80年代才列入國家系列標(biāo)準(zhǔn)，由于宣傳力度不夠，人們對此產(chǎn)品缺乏認識，加上造價較高，因此影響了它的推廣運用。深入開展配變接線組別的應(yīng)用研究，做到配變接線組別的科學(xué)選用，對降低配網(wǎng)線損、改善電能質(zhì)量、提高供電可靠性、實現(xiàn)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。為此，本文擬對Yyn0、Dyn11和Yzn11三種接線組別配變的性能進行分析與比較，以明晰配變接線組

3、別的科學(xué)選用。1不同接線組別對電勢波形的影響要使變壓器鐵芯中的磁通波形保持正弦波，勵磁電流中的各種奇次諧波電流是必要的，特別是較強的三次諧波電流，尤為重要。三次諧波電流的流通情況，是與繞組的接線組別密切相關(guān)的，而三次諧波磁通的流通情況，又與鐵芯的結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)。變壓器三相空載電流中的三次諧波電流的特點是：同時、同相位、同大小。它在不同接線組別的變壓器中，對電勢波形的影響是不同的。1.1 Yyn0配變中的三次諧波對于Yyn0接線的三相配變，因高壓側(cè)繞組為“Y'形連接，勵磁電流中所必需的三次諧波電流分量不能流通，其波形接近于正弦波。因此磁通波形呈平頂波而含有三次諧波分量，引起磁通波形畸變

4、。此時，變壓器一、二次各相繞組中感應(yīng)出的相電勢中出現(xiàn)三次諧波。但是配變低壓側(cè)為“yn”接線，且有中性線引出，三次諧波相電勢便在二次回路中產(chǎn)生三次諧波電流。由于一次側(cè)沒有三次諧波電流和二次側(cè)相平衡，因此二次側(cè)三次諧波電流起到了勵磁作用，它與高壓側(cè)空載電流一起共同建立主磁通，使一、二次側(cè)的感應(yīng)相電勢近似保持為正弦波形，相電勢中含有三次諧波。1.2 Dyn11配變中的三次諧波對于Dyn11接線的三相配變，因高壓側(cè)繞組為“D'形連接，勵磁電流中三次諧波分量可在一次繞組三相線圈中形成環(huán)流。每相繞組中的勵磁電流疊加后呈尖頂波，鐵芯中的磁通呈正弦波，在一、二次側(cè)繞組中感應(yīng)的相電勢基本上保持正弦波形，

5、三次諧波分量大為減少。1.3 Yzn11配變中三次諧波對于Yzn11接線的三相配變，三次諧波在此系統(tǒng)中的情況與Yyn0接線的配變基本相同，只有一點不同，就是Yyn0接線的配變低壓側(cè)的三次諧波電流能起到勵磁作用，而Yzn11接線的配變低壓側(cè)中的三次諧波電流在每個鐵芯中所產(chǎn)生的總磁勢為零，故不起勵磁作用，因而使高、低壓側(cè)的相電勢波形稍有畸變，相電勢仍近似保持為正弦波形。三次諧波分量大。北京電力公司為了調(diào)查、了解、分析、研究居民社區(qū)低壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量狀況，從19982000年對北京20個居民住宅小區(qū)和3座居民樓進行了長時間的諧波監(jiān)測，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。表1諧波測量數(shù)據(jù)3次信發(fā)任電壓聲諧E次強潴文莊

6、器變壓器源電壓俄隔斐率電壓雷有加城莘哈有率號車跖/%SI/%A4."4.Ki*2.4D53.0T/n0&3,102.我|2.2D14.7Yyn0*¥.65*7.M*2,003kQT/n0D配943.*32工?此C0F7-05*E.”L9427.0Y/n0甲7.5Q*7,10*工2Z46,0TynQG5-033.77B.6758.0Yyn0fi&93*5,算*&L0小qYvd0iI4；003.質(zhì)1*55,0Yyn0J1.313572.£0招S1Y)fci0w3.203.131,5035QY/n0L2白。工印1.GO疝仃¥yo0M以加

7、，00248&出8b門0JU5.03*4.口*1.i0血0Yyn00LLX3L聞,1*26工"Qhe0卡氏89*6.4*LL935.0u加6.87AE.13*3<39町7Y/n0R5.05工73*L5弓ao.0Y/ti0I£5.2.7D§.0Tyrr0T3313.000.7DS5rg1Yr0II3.5己，加D,75F.gYynQY6-03*E-17+工5055.uY/r,0L'Zuie；,5?弧QL_如i”L1為了驗證不同接線組別對電勢波形的影響，將變壓器F由原來的Yyn0接線換為Dyn11接線。換前進行測試，電壓總諧波畸變率為5.88%,3

8、次諧波電壓含有率為5.61%;換后，在負荷及背景不變的情況下，電壓總畸變率降為1.8%,3次諧波電壓含有率降為0.5%。通過以上諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)和實驗證明，不同接線組別的配變對電勢波形的影響是有較大差別的。2耐雷性能比較運行經(jīng)驗證明，當(dāng)變壓器采用避雷器作為防雷保護后，仍有一些變壓器（特別是多雷區(qū)）發(fā)生雷擊事故。為減少雷害事故、提高供電可靠性，現(xiàn)對常用的幾種不同接線組別的配電變壓器的耐雷性能做簡單比較。2.1 Yyn0接線配變的耐雷性能當(dāng)變壓器高壓側(cè)遭受直擊雷或感應(yīng)雷時，避雷器動作，雷電流經(jīng)避雷器和接地裝置泄入大地，在接地電阻上產(chǎn)生壓降。此壓降絕大部分作用在低壓側(cè)繞組的中性點上，使中性點的電位大大抬

9、高。由于變壓器一次側(cè)繞組采用星形接線，且中性點不接地,因此在一次側(cè)繞組上，雖有脈沖電動勢，但無沖擊電流通過。沖擊電流只在低壓繞組中流通，而一次側(cè)繞組中沒有對應(yīng)的沖擊電流與此相平衡，因此低壓繞組中的沖擊電流全部成為勵磁電流，產(chǎn)生很大的零序磁通，在變壓器高壓側(cè)產(chǎn)生一個很高的感應(yīng)電壓，這個感應(yīng)電壓沿著繞組分布，在高壓側(cè)中性點處電位最高，因此中性點絕緣最容易被擊穿。同時，層間和匝間的電位梯度也相應(yīng)提高，可能在其它部位發(fā)生層間或匝間的絕緣擊穿。這種過電壓首先是由高壓側(cè)雷電波引起的，再由低壓繞組感應(yīng)至高壓繞組，這種過電壓通常稱為逆變換過電壓。它的幅值取決于雷電波電流的幅值、波長、接地電阻以及變壓器的變壓比

10、等因素。當(dāng)雷電波由低壓線路侵入時，配電變壓器低壓繞組中就有沖擊電流流過，這個沖擊電流也同樣按匝數(shù)比在高壓繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使高壓側(cè)中性點電位大大提高，層間和匝間的電位梯度也相應(yīng)的增加，這種由低壓側(cè)雷電波在高壓側(cè)感應(yīng)出過電壓的過程，通常稱為正變換過電壓。根據(jù)理論分析和雷電擊壞Yyn0變壓器的解體分析，可知Yyn0變壓器的主要威脅來自正、逆變換所引起的過電壓。不管是正變換過電壓，還是逆變換過電壓，均是由于低壓繞組中有雷電流流過，并在高壓繞組中感應(yīng)出高電壓而擊壞變壓器的。由此不難看出，Yyn0接線變壓器抵御雷電過電壓的能力是較差的。2.2 Yzn11接線配變的耐雷性能Yzn11接線的配變，把每一

11、相低壓繞組分成匝數(shù)相等的兩個“半繞組”，分別繞在不同相的鐵芯柱上，把一個鐵芯柱上的上部的“半繞組”與另一個鐵芯柱上的下部的“半繞組”進行反向串接形成相繞組。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)落雷時，雷電流同時通過三相繞組經(jīng)接地裝置入地。此時，每個鐵芯柱上的兩個“半繞組”產(chǎn)生的零序磁通，大小相等，方向相反，鐵芯柱中零序總磁通為零。當(dāng)高壓側(cè)落雷時，避雷器動作，壓降作用在低壓繞組的中性點上，低壓繞組有雷電流通過，在此情況下，鐵芯中的零序總磁通仍為零，所不同的只是雷電流在低壓繞組的流動方向與低壓側(cè)雷電波時相反，因此可防止逆變換過電壓。關(guān)于Yzn11變壓器，我國華南地區(qū)曾有應(yīng)用，有的運行了30年之久，也未發(fā)生雷害損壞變壓器的事故。根據(jù)海南島多雷區(qū)Yzn11變壓器試運行記錄資料分析，8臺Yzn11配電變壓器，高壓側(cè)受雷100次，雷電流大于1kA的有8次，其中檢測到最大的雷電流幅值為8.44kA,8臺變壓器都經(jīng)受了考驗，沒有一臺損