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(xiàn)低壓供電方式，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)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(shí)也會(huì )給人帶來(lái)一些危險和傷害。由于三相四線(xiàn)供電方式采用零線(xiàn)接地，每個(gè)相對地的電壓為220伏，一旦人體接觸到帶電導線(xiàn)或有漏電的設備，人體與地面形成回路，就會(huì )發(fā)生觸電傷害；或者零線(xiàn)中斷，就會(huì )出現某相電壓升高，用戶(hù)電器燒毀的事故。我每年都有數百萬(wàn)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(guò)電壓，人們開(kāi)發(fā)了各種漏電保護和過(guò)電壓保護裝置，以減少上述事故。這些裝置都是故障后啟動(dòng)的，可以防止人身傷亡事故的發(fā)生和事故的擴大。所以我們把這種保護稱(chēng)為“被動(dòng)保護”。一旦這些保護裝置失效或反應緩慢，事故仍會(huì )發(fā)生。所以他們一直沒(méi)有從根本上跳出“被動(dòng)保護”的圈子，那么我們能不能把“被動(dòng)”改成“主動(dòng)”，從根本上解決用戶(hù)電器的觸電和燒傷問(wèn)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(xiàn)中斷后，某一相電壓升高，導致用戶(hù)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(xiàn)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(wèn)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(xiàn)后，通過(guò)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(jīng)人體的電流變得很小，解決了長(cháng)期存在的“給人通電”的問(wèn)題。

2個(gè)設計理念

因此，專(zhuān)業(yè)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(diǎn)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(kāi)，每組繞組互不干擾，無(wú)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(xiàn)，中性點(diǎn)經(jīng)電阻r接地，如圖1所示。其外部結構如下：二次側有6個(gè)端子，端子a、b、c3為380伏電源端子。零是接地線(xiàn)端子，通過(guò)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(shí)，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(xiàn)方式：一種是Y型接線(xiàn)，Y型接線(xiàn)中性點(diǎn)不接地。另一種是D型連接，沒(méi)有中性點(diǎn)。因此，正常情況下，380V電力線(xiàn)路不會(huì )發(fā)生單相觸電事故。兩種連接方式見(jiàn)圖1和圖2。 #p#分頁(yè)標題#e#

圖1 Y、YE接線(xiàn)圖

圖2 Y，YE1接線(xiàn)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(xiàn)方式：一種是e型雙繞組兩相接線(xiàn)，另一種是E1型單繞組單相接線(xiàn)。E1單繞組單相連接相對簡(jiǎn)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(gè)照明繞組de，照明E1繞組中間的抽頭通過(guò)零線(xiàn)接地，所以它分為兩個(gè)繞組，兩個(gè)繞組的矢量相反值相等。當D、E兩端電壓為220V時(shí)，D、E兩端到零線(xiàn)的電壓分別為110V。兩種接線(xiàn)的矢量圖見(jiàn)圖3。如果零線(xiàn)以人體三倍電阻接地，人體觸電時(shí)，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(xiàn)與E1型接線(xiàn)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(gè)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(jīng)過(guò)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(hù)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(shí)，D和E兩端到中性線(xiàn)的電壓分別為U=1/1.73220V=127V。參見(jiàn)圖3。127伏的接地電壓對觸電者來(lái)說(shuō)仍然是危險的。為了將127伏的電壓降至36伏以下，在中性點(diǎn)安裝一個(gè)4倍人體電阻r，然后接地。人體接觸帶電設備時(shí)，人體電阻與4倍人體電阻r形成串聯(lián)，人體承受電壓u=1/5 127v=25.4v.

圖3E和E1接線(xiàn)矢量圖

所以不會(huì )對人體造成傷害?；谝陨蟽煞N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(jīng)降低了50%的額定電壓；然后用中性點(diǎn)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(shí)現同時(shí)

圖4為E型接線(xiàn)的電壓曲線(xiàn)圖，圖5、圖6分別1/2π和3/2π時(shí)刻的電壓示意圖。由圖5、圖6可以看出：當1/2π時(shí)刻和3/2π時(shí)刻，電壓曲線(xiàn)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(xiàn)電壓曲線(xiàn)

圖5 1/2π時(shí)刻電壓示意圖

圖6 3/2π時(shí)刻電壓示意圖

3 技術(shù)分析

該項技術(shù)的應用具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1) 安全可靠，對地電壓低于36V電壓以下，不會(huì )發(fā)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(diǎn)中斷燒毀用戶(hù)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(dòng),提高了供電可靠性。

(3) 由于對地電壓降低一半，接戶(hù)線(xiàn)可直接用雙護套防老化線(xiàn)直埋地下，干式變壓器前移，可減少大量低壓架空線(xiàn)路，降低低壓線(xiàn)損，提高末端電壓。尤其是在農村變臺“小容量、密布點(diǎn)”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(chǎn)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(wèn)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(xiàn)接地運行，如果一旦有火線(xiàn)接地，在這一時(shí)刻人體碰觸非接地相火線(xiàn)，還會(huì )發(fā)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(fā)現問(wèn)題可及時(shí)消除，以免發(fā)生因非正常運行造成的觸電事故。

4 實(shí)施情況

目前，較好臺試驗干式變壓器已生產(chǎn)出來(lái)，各項指標基本達到設計要求，該干式變壓器已經(jīng)試運行，基本情況良好，一些相關(guān)參數有待進(jìn)行調整，即可再進(jìn)行試運行。