所屬欄目:機械論文 發布日期:2010-09-01 16:15 熱度:
摘要:變壓器高、低壓線圈的連接方式,對其性能、制造成本及運行特性都有很大的影響。隨著對變壓器綜合效益的逐步重視,對變壓器連接組的認識需進一步探討。在我國配電變壓器中普遍采用的Y,yn0形連接組就存在諸多問題,需加以改進。
關鍵詞:變壓器;配電變壓器;變壓器連接組;經濟效益
0引言
我國現有變壓器主要有星形(Y)、三角形(△)和曲折形(Z)三種基本連接方式。各基本連接方式在高低壓線圈的不同組合方式就形成了變壓器的各種連接組別。在討論配電變壓器各連接組別的優缺點前,首先介紹三種基本連接方式的特性。
1三種基本連接方式的特性
1.1Y形連接方式
1.1.1由于流過線圈的電流等于線電流,而使其導線截面相對于△形連接來說比較大;又由于每相線圈的電壓等于線電壓的1/√3,而使其匝數和絕緣用量比較少。這樣,線圈中導線的填充系數大,所以Y形連接的線圈機械強度較高且成本低。
1.1.2Y形連接的線圈,其中性點可以引出接地,也可以用來實現四線制供電。
1.1.3由于導線的填充系數大,使匝間靜電電容較高,所以在沖擊過電壓作用下的電壓分布比較均勻。
1.1.4線圈絕緣可以做成分級絕緣。
1.1.5沒有三次諧波電流的循環回路。
1.2Z形連接方式
Z形連接方式是Y形連接的變種,是將Y形連接的相電壓逆時針移動30°連接而成的。它除具有導線填充系數大、機械強度高、中性點可接地、電壓分布均勻、可做成分級絕緣等Y形連接的特點外,還具有自身的一些特點:
1.2.1不僅沒有三次諧波電流的循環回路,而且即使在鐵心中有三次諧波磁通的情況下,由于二個半線圈的三次諧波電壓大小相等、方向相反,其線端對中性點間的電壓也沒有三次諧波電壓。
1.2.2由于二個半線圈的電壓相量之間有30°的相位移,使相線圈的有效材料用量增加15.5%,從而使得變壓器的鐵窗加大,成本增加。
1.2.3當沖擊電流流過線圈時,同一心柱上的二個半線圈的磁勢大小相等、方向相反。因此Z形連接的線圈遭受沖擊電壓時,不會感應到另一側線圈上去。同樣也可以消除另一側遭受過電壓時,變換到它本身的過電壓。
1.3△形連接方式
1.3.1由于流過線圈的電流等于線電流的1/√3,而使其導線截面相對于Y形連接來說比較小;又由于每相線圈電壓等于線電壓,而使其匝數和絕緣用量比較多。這樣,線圈中導線的填充系數小,所以△形連接的線圈機械強度較低且成本高。
1.3.2△形連接的線圈,其中性點不能引出中性點。
1.3.3由于導線的填充系數小,使匝間靜電電容較低,所以在沖擊過電壓作用下的電壓分布不如Y形連接均勻。
1.3.4線圈絕緣不能做成分級絕緣。
1.3.5△形連接的線圈是三次諧波電流的天然回路。
2配電變壓器常見連接組合的特點與比較
2.1Y,yn0連接組
我國在解放后采用前蘇聯ГОСТ401-41后,配電變壓器一律采用Y,yn0連接組,延續至今。從上面的分析可知,Y,yn0最大的優點就是材料用量較少、制造成本較低,但Y,yn0由于自身結構問題存在諸多缺點。
2.1.1由于沒有三次諧波電流,磁通中有三次諧波磁通,但不能在鐵心中閉合,只能在三個鐵心柱中沿同一方向流通,越出鐵心經過油及箱體等再回到鐵心,在油箱壁等鋼構件中產生渦流損耗。容量越大,則渦流損耗也就越大。
2.1.2當低壓側三相負荷不平衡程度較大時(在低壓配電網中,很難做到三相負荷完全平衡),低壓側中性線會燒斷。中性線斷后,中性點電位會偏移,電壓會升高至接近400V。這種升高的電壓進入用戶處后,會損壞電氣設備和家用電器,甚至造成對人身安全的威脅。
2.1.3Y,yn0的配變存在著高壓側進波逆變換和低壓側進波正變換的過電壓問題,在高低壓兩側都必須裝置避雷器,并且對安裝地點的接地電阻也有較高要求。
2.2D,yn11連接組
D,yn11連接組是我國在解放前大量采用的一種符合歐美標準的連接組。相對Y,yn0的優點在于,三次諧波電流可以在一次線圈中循環流動,消除了三次諧波電壓,渦流損耗大大減��;一次側采用△形連接,所以二次側的中性點是穩定的,在給大的不平衡負載供電時,所引起的不平衡電壓很小,僅正比于線圈的內部阻抗;中性線電流可以允許達到額定電流的100%,不會因三相不平衡而燒斷中性線。
2.3Y,zn11連接組
Y,zn11連接組也是我國在解放前大量采用的一種符合歐美標準的連接組,相對于Y,yn0它的優點在于,由于Z形接線的特性(見上面的分析)二次側線端對中性點間無三次諧波電壓;可消除高電側進波逆變換和低壓側進波正變換造成的過電壓問題;可以同時給平衡的和不平衡的負載供電。
3結語
從以上的理論分析可得出如下結論:
Y,yn0連接組的配電變壓器最適合用于給容量小的動力負載供電。不適合用于給大的不平衡負載供電。D,yn11連接組的配電變壓器最適合對采用三相四線制的動力和照明混合負載供電。Y,zn11連接組最適合在要求防止過電壓性能高的場合采用,且可以向大的不平衡負荷供電。
雖然D,yn11和Y,zn11由于連接方式的的原因,制造成本和耗用材料要比Y,yn0高一些,但容量越大差額越小。而從電能質量、運行效率、可靠性、使用性能、防雷保護、制造成本等各方面綜合比較分析,顯然其綜合經濟效益大大優于Y,yn0配變。因此,大力推行D,yn11和Y,zn11型配電變壓器是技術進步的必然規律。
參考文獻
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[3]王曉鶯..變壓器故障與檢測[M].北京:機械工業出版社,2004.
文章標題:變壓器連接方式特性及配電變壓器連接組的比較
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