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防雷變壓器及其應(yīng)用

文檔作者：戚榮鍇		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月04日
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讎
1蘭蘭 I結(jié)構(gòu)特性 j灰雎器 關(guān)鍵詞坊雷變壓器0應(yīng)用、，母 、 ●—— —— ～ 一I —
分之一繞組(I、1)上的電壓。
一
、防雷變壓器的結(jié)構(gòu)及特性 即z形聯(lián)結(jié)低壓繞組每相的相電壓，是其一
個(gè)二分之一繞組電壓的 倍。
防雷變壓器是我國(guó)在80年代開(kāi)始生產(chǎn)
的一種運(yùn)行中不遭受雷擊損壞的變壓器。
目前，我國(guó)叫得較為廣泛的防雷變壓器
是高壓繞組(6～1OkV)連接成Y形、低壓繞
組(0．4kV)連接成z形(或稱曲折形、之字
形)的Y，znl1聯(lián)結(jié)組的63okVA以下的小
容量配電變壓器。其結(jié)構(gòu)如圖l所示。
高壓繞組為Y形接線，低壓繞組a、b、c
三相每相都是由繞向和匝數(shù)均相同的兩個(gè)繞
組I和l反向串聯(lián)組成，繞組l的末端，三相
共接．引出中性線n。
聯(lián)結(jié)接線圖和向量圖如圖2所示。
由向量圖可見(jiàn)，z形聯(lián)結(jié)低壓繞組的端
電壓為：
U? = 2U。． cos30 一 u，． (1)
式中?u ．- z形聯(lián)結(jié)低壓繞組a(或b、c)
相的相電壓IU。。i——z形聯(lián)結(jié)低壓繞組二
A
B
C
A B C
I
r ： I
t 一 l
二， 1
[
1‘ ： I
田1 Y，znl1聯(lián)結(jié)變壓器結(jié)構(gòu)田
(a)接線圖 (b)向量圈
田2 Y，zn11聯(lián)結(jié)變壓器的接線圈和向量田
⑤
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而在Y，yn0和D，yn11聯(lián)結(jié)的Y形聯(lián)
結(jié)的低壓繞組中a相電壓為：
U? 一2U
．
當(dāng)兩臺(tái)變壓器容量與電壓組合相等，而
低壓繞組采用Z和Y形聯(lián)接方式時(shí)，應(yīng)有：
U? 一U?
如用u ． 和U ． 表示z形和Y形聯(lián)接
低壓繞組電壓的二分之一時(shí)，則有：
V 3 U ．{一2U ．；
故u1．{一( )u ．÷
同樣，各相的整個(gè)繞組也要滿足上式，
即：
U?一去u? (2)
由(2)式可知，Y，znll聯(lián)接的變壓器，z
形聯(lián)結(jié)的低壓繞組的相電壓為Y，yn0和D，
ynll聯(lián)結(jié)組Y聯(lián)結(jié)的低壓繞組的相電壓的
瓴
因此，如采用相同的匝電勢(shì)時(shí)，Y，znll
聯(lián)結(jié)變壓器z形低壓繞組的匝數(shù)與Y，yn0
和D，yntl低壓繞組的匝數(shù)有如下關(guān)系：
『1 0 1 T O
W。一 =— = X =— =w =I．154w
’ V 3 、／ 3 ‘ ‘
式中，w?W 分別為z、Y形低壓繞組的匝
數(shù)}U?U 分別為z、Y形低壓繞組的相電
壓 為低壓繞組的匝電勢(shì)。
所以，z形聯(lián)結(jié)的低壓繞組導(dǎo)線比Y形
需要多l(xiāng)5．5 。
Y，znll聯(lián)結(jié)組的變壓器．由于其z形低
壓縛組在構(gòu)造上是將同一鐵芯柱上的兩個(gè)半
繞組反向串聯(lián)，當(dāng)?shù)蛪豪@組上遭受雷害而有
沖擊雷電流流過(guò)時(shí)，無(wú)論沖擊雷電流多大，每
一鐵芯柱上感生的磁勢(shì)都會(huì)互相抵消，磁通
等于零，不會(huì)使高壓繞組感生電勢(shì)，即不會(huì)像
在Y，yn0聯(lián)結(jié)組變壓器中那佯產(chǎn)生正、反變
換過(guò)電壓和繞組匝間的電位梯度過(guò)電壓的危
險(xiǎn)。如安裝在高壓繞組 的避雷器在雷害作
用下動(dòng)作時(shí)．其接地裝置上產(chǎn)生的電壓在每
一鐵芯桂的低壓繞組中，也不會(huì)像在Y，yn0
聯(lián)結(jié)組變壓器中邯佯感生反變換過(guò)電壓。從
- 1 6·
目前的調(diào)查情況看，這種聯(lián)結(jié)組的變壓器用
在配電網(wǎng)絡(luò)中，尚無(wú)發(fā)生雷害損壞事故的記
錄。
二、優(yōu)缺點(diǎn)
Y，znll聯(lián)結(jié)防雷變壓器除有防雷這一
主要優(yōu)點(diǎn)外，還有下列優(yōu)點(diǎn)：
1．由于每一鐵芯柱上的低壓繞組由兩個(gè)
匝數(shù)相等的繞組反向串聯(lián)而成，故在低壓的
相繞組中無(wú)三次及其倍數(shù)的等次諧波電流流
過(guò)。
2．由于低壓繞組中性點(diǎn)出線端子可以接
地，該變壓器同樣地適用于三相四線制的
TN—S、TN—C、IN—C—S系統(tǒng)。在系統(tǒng)改換時(shí)，
不會(huì)固變壓器聯(lián)結(jié)組的不同，而影響低壓網(wǎng)
絡(luò)的變動(dòng)。
3．X0／xt的比值，Y，znl1為0．1～O．15，
而Y，yn0為3～1O，是它的3O～67倍 D，
ynl1為0．7～1．0，是它的7—6'7倍，所以，
當(dāng)用這種防雷變壓器對(duì)TN系統(tǒng)供電時(shí)，由
于其零序阻抗小，在三相負(fù)載不平衡時(shí)，所需
要的零序系統(tǒng)的平衡安匝能在繞組自身中產(chǎn)
生，因而具有較強(qiáng)的單相負(fù)載能力。中性線的
電流可允許達(dá)到額定電流的100 。
4．高、低壓繞組間機(jī)械強(qiáng)度好、牢固，而
優(yōu)于Y，yn0和D，ynl1聯(lián)結(jié)組。
5．當(dāng)額定電流小時(shí)，較Y，yn0和D，
ynll的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為優(yōu)，可用它代替小容
量D，ynll聯(lián)結(jié)配電變壓器，避免三角形高
壓繞組因機(jī)械穩(wěn)定性不高而發(fā)生損壞和故
障
這種變壓器有下列缺點(diǎn)}
1．在窖量、電壓組合、電流密度等一樣的
情況下，Y，znll聯(lián)結(jié)變壓器的低壓繞組的用
線量比Y，yn0和Dyn1,1的增加15．5 ，絕
緣材料用量也相應(yīng)增多，這使其鐵芯和外形
的尺寸增大，成本也增大。據(jù)粗略估計(jì)，額定
容最為3l5kVA時(shí)．S 型防雷變壓器比s 型
非防雷變壓器的售價(jià)增加2O 左右。
2．由于z形低壓繞組繞制和裝配較
圍難，圈此這種防雷變壓器的容量較小，
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要
A。 揚(yáng)州大學(xué)水利學(xué)院 —— 7’M弓 乙
’＼[提要] 討論j在低壓交流電動(dòng)機(jī)的主回路與控制回路設(shè)計(jì)中常被人們忽視的
幾個(gè)r-l題：電動(dòng)機(jī)主回路電氣隅離與接地故障保護(hù)，短路保護(hù)電器與起動(dòng)器和接觸器
的配合，以及控制回璐的可靠性號(hào)。
關(guān)鍵詞低壓電動(dòng)機(jī)主目路 控制回路隔離
● 一
我國(guó)工業(yè)企業(yè)與民用行業(yè)中量腎黃 疊
以鼠籠式電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的低壓電氣控制
設(shè)備．這些設(shè)備有的是制造廠家隨主機(jī)配套
供應(yīng)．有的則是用戶自行設(shè)計(jì)的。然而，目前
低壓交流電動(dòng)機(jī)的配電設(shè)計(jì)只考慮到短路保
護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、斷相保護(hù)和低電壓保護(hù)等，
卻忽視了電動(dòng)機(jī)主回路的電氣隔離與接地故
障保護(hù)、短路保護(hù)電器與起動(dòng)器和接觸器的
協(xié)調(diào)配合及控制回路的可靠性等問(wèn)題，因而
電動(dòng)機(jī)主回路與控制回路的安全性與可靠性
保護(hù)』坐 設(shè)寸 啪
得不到保證，常導(dǎo)致人身傷亡與設(shè)備損壞事
故。本文根據(jù)國(guó)家最新有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述問(wèn)題
蓮一分析討論。
一
、電氣隔離與接地故障保護(hù)
1．主回路的電氣隔離
電氣隔離是保護(hù)安全的主要措施．我國(guó)
過(guò)去對(duì)高壓回路的安全隔離有明確規(guī)定，但
對(duì)低壓回路的安全隔離卻重視不夠。實(shí)際上
如S。系列防雷變壓器額定容量只為3O～
315kVA，s 系列防雷變壓器額定容量只為
2g~ 630kVA。
3．由于其硅鋼片的耗量和低壓繞組導(dǎo)線
的用量增多、導(dǎo)線電流密度增大，故其鐵損和
銅損均比Y，yn0聯(lián)結(jié)的變壓器大。額定容量
為630kVA時(shí)，s 系列防雷變壓器與s 系列
非防雷變壓器相比，其鐵損僅增加4 ，而銅
損卻增加4O 。這在目前為避免增容投資而
盡量提高負(fù)載率的實(shí)際情況下，采用它所造
成的電能浪費(fèi)是可觀的。
三、應(yīng)用注意
防雷變壓器的產(chǎn)品，目前一般有兩種，一
是S 系列，一是在S 系列節(jié)能變壓器基礎(chǔ)
上制作的s 系列防雷變壓器。由于與Y，yn0
聯(lián)結(jié)變壓器相比，它f 上述諸多缺點(diǎn)，其應(yīng)
用范圍有限。應(yīng)指出的是t
D，ynll聯(lián)接變壓器也有雷電流在D形
高壓繞組的閉合回路內(nèi)流通時(shí)不產(chǎn)生正、反
變換過(guò)電壓的危險(xiǎn)：且其相電流中也無(wú)三次
及其倍數(shù)的高次諧波等優(yōu)點(diǎn)，在需要容量較
大的配電變壓器場(chǎng)合，多選用這種聯(lián)結(jié)的變
壓器，而不用Y，znll防雷變壓器。
但額定容量小的D，ynll聯(lián)結(jié)變壓器的
高壓繞組存在著強(qiáng)度較弱、機(jī)械穩(wěn)定性不高
的缺點(diǎn)。因此，在配電變壓器額定容量較小時(shí)
(如250kVA以下)，選用Y，znll聯(lián)結(jié)的防
雷變壓器來(lái)代替D，ynl1聯(lián)結(jié)的變壓器。
如果僅從防雷保護(hù)上防止正、反變換過(guò)
電壓的目的考慮，則又可采用價(jià)格較低、防止
正反變換過(guò)電壓效果較好、裝有平穩(wěn)繞組和
間隙放電盒的防雷變壓器，而不用Y。znll
聯(lián)結(jié)的防雷變壓器。
·1 7·

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