抗電擊配電干式變壓器的研究與分析
抗電擊配電干式變壓器的研究與分析
目前,配電干式變壓器都采用三相四線低壓供電方式,給人們的生產和生活帶來了極大的方便,既可以提供三相電源,也可以提供單相民用照明。但同時也會給人帶來一些危險和傷害。由于三相四線供電方式采用零線接地,每個相對地的電壓為220伏,一旦人體接觸到帶電導線或有漏電的設備,人體與地面形成回路,就會發生觸電傷害;或者零線中斷,就會出現某相電壓升高,用戶電器燒毀的事故。我每年都有數百萬起觸電傷亡和電器燒毀事故,其中單相觸電事故占90%以上。為了避免人身觸電和過電壓,人們開發了各種漏電保護和過電壓保護裝置,以減少上述事故。這些裝置都是故障后啟動的,可以防止人身傷亡事故的發生和事故的擴大。所以我們把這種保護稱為“被動保護”。一旦這些保護裝置失效或反應緩慢,事故仍會發生。所以他們一直沒有從根本上跳出“被動保護”的圈子,那么我們能不能把“被動”改成“主動”,從根本上解決用戶電器的觸電和燒傷問題?摘要:介紹了一種新型Y、YE防觸電配電干式變壓器,從根本上解決了人觸電、零線中斷后,某一相電壓升高,導致用戶電器燒毀的事故。
1研究方向
目前,配電干式變壓器主要是三相四線制,既有三相電源,也有單相民用照明。在城市和農村,用電負荷不大,大多使用220V照明電源。所以,要想從根本上解決不觸電的問題,就要從源干式變壓器入手,設計一種干式變壓器,讓人們接觸到火線后,通過電阻形成回路。工作電壓不變,人體電擊電壓降低到安全范圍,使流經人體的電流變得很小,解決了長期存在的“給人通電”的問題。
2個設計理念
因此,專業人員設計了一種新型的Y,YE“抗電擊”干式變壓器。先先,闡述了Y,YE“抗電擊”電力干式變壓器的結構和原理。y,YE型“抗電擊”電力干式變壓器是一種三相三繞組配電干式變壓器。其內部結構特點是:的一次側與現有的Y,yn干式變壓器相同,但二次側不同。內部結構為雙繞組雙繞組,將380V三相電源與220V單相照明分開,每組繞組互不干擾,無電氣連接。380伏三相電源繞組采用y型,220伏照明繞組采用e型(或E1型)接線,中性點經電阻r接地,如圖1所示。其外部結構如下:二次側有6個端子,端子a、b、c3為380伏電源端子。零是接地線端子,通過電阻r接地。端子d和e2是220伏照明端子。
工作原理:y、YE型“防觸電”電力干式變壓器正常運行時,三相電力負荷接在干式變壓器二次電源繞組的y(或d)繞組abc上。三相繞組為AA、BB和CC,有兩種接線方式:一種是Y型接線,Y型接線中性點不接地。另一種是D型連接,沒有中性點。因此,正常情況下,380V電力線路不會發生單相觸電事故。兩種連接方式見圖1和圖2。 #p#分頁標題#e#
圖1 Y、YE接線圖
圖2 Y,YE1接線圖
220伏照明負載連接到照明繞組的e型(或E1型)繞組的d端和e端。e型(或E1型)繞組還有兩種接線方式:一種是e型雙繞組兩相接線,另一種是E1型單繞組單相接線。E1單繞組單相連接相對簡單,如圖2所示。它在干式變壓器鐵芯的鐵芯柱上增加了一個照明繞組de,照明E1繞組中間的抽頭通過零線接地,所以它分為兩個繞組,兩個繞組的矢量相反值相等。當D、E兩端電壓為220V時,D、E兩端到零線的電壓分別為110V。兩種接線的矢量圖見圖3。如果零線以人體三倍電阻接地,人體觸電時,人體觸電電壓為對地全電壓的1/4,即觸電電壓U=1/4 110 V=27.5 V,E型接線與E1型接線的不同之處在于dd '和ee '兩相繞組分別安裝在干式變壓器鐵心的兩側柱上,如圖1所示。較好個端子de分別引出接至干式變壓器的外部低壓D、E端子,d' e '經過4倍人體電阻r后接零接地,D、E極間電壓U保持原額定電壓220V不變,用戶可以正常使用。兩相繞組電壓120,數值相等。當dd '和ee '兩端電壓為220V時,D和E兩端到中性線的電壓分別為U=1/1.73220V=127V。參見圖3。127伏的接地電壓對觸電者來說仍然是危險的。為了將127伏的電壓降至36伏以下,在中性點安裝一個4倍人體電阻r,然后接地。人體接觸帶電設備時,人體電阻與4倍人體電阻r形成串聯,人體承受電壓u=1/5 127v=25.4v.
圖3E和E1接線矢量圖
所以不會對人體造成傷害。基于以上兩種情況,基本原理如下:較好,額定電壓分為正負兩半,對于人身觸電已經降低了50%的額定電壓;然后用中性點分壓電阻R分壓,減少了電壓對人體的傷害,達到了防止人體觸電的目的。e型雙繞組兩相連接和E1型單繞組單相連接可與電力三相Y型連接或D型連接交叉組合使用,實現同時
輸出動力電源和單相照明電源的目的。
圖4為E型接線的電壓曲線圖,圖5、圖6分別1/2π和3/2π時刻的電壓示意圖。由圖5、圖6可以看出:當1/2π時刻和3/2π時刻,電壓曲線成正弦波變化,頻率為50Hz,較大峰值為127V,較小峰值為93V,振幅為34V,對外輸出額定電壓為220V不變。
圖4 E型接線電壓曲線
圖5 1/2π時刻電壓示意圖
圖6 3/2π時刻電壓示意圖
3 技術分析
該項技術的應用具有如下優點:
(1) 安全可靠,對地電壓低于36V電壓以下,不會發生單相人身觸電事故,大幅度降低觸電事故的機率,杜絕了因中性點中斷燒毀用戶設備的事故。
(2) 免去全部三級漏電保護,減少漏電保護器的維護試驗,免去漏電保護誤動,提高了供電可靠性。
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(3) 由于對地電壓降低一半,接戶線可直接用雙護套防老化線直埋地下,干式變壓器前移,可減少大量低壓架空線路,降低低壓線損,提高末端電壓。尤其是在農村變臺“小容量、密布點”的情況下效果更佳。
(4) 因Y,YE型“防觸電”電力干式變壓器鐵心采用卷芯結構,屬于S-13系列節能產品,可比S-9系列干式變壓器降低50%左右的損耗。
雖然Y,YE型“防觸電”電力干式變壓器能夠解決單相觸電問題,但在兩相之間還能造成觸電,所以Y,YE型“防觸電”電力干式變壓器在正常運行中,決不允許火線接地運行,如果一旦有火線接地,在這一時刻人體碰觸非接地相火線,還會發生觸電事故。為了防止上述情況的出現,在干式變壓器二次側加裝總漏電檢測裝置,發現問題可及時消除,以免發生因非正常運行造成的觸電事故。
4 實施情況
目前,較好臺試驗干式變壓器已生產出來,各項指標基本達到設計要求,該干式變壓器已經試運行,基本情況良好,一些相關參數有待進行調整,即可再進行試運行。
來源:電子工程世界