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(chǎn)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(shí)也會(huì)給人帶來一些危險(xiǎn)和傷害。由于三相四線供電方式采用零線接地，每個(gè)相對(duì)地的電壓為220伏，一旦人體接觸到帶電導(dǎo)線或有漏電的設(shè)備，人體與地面形成回路，就會(huì)發(fā)生觸電傷害；或者零線中斷，就會(huì)出現(xiàn)某相電壓升高，用戶電器燒毀的事故。我每年都有數(shù)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(fā)了各種漏電保護(hù)和過電壓保護(hù)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(kuò)大。所以我們把這種保護(hù)稱為“被動(dòng)保護(hù)”。一旦這些保護(hù)裝置失效或反應(yīng)緩慢，事故仍會(huì)發(fā)生。所以他們一直沒有從根本上跳出“被動(dòng)保護(hù)”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(dǎo)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(nóng)村，用電負(fù)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(shè)計(jì)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(jīng)人體的電流變得很小，解決了長(zhǎng)期存在的“給人通電”的問題。

2個(gè)設(shè)計(jì)理念

因此，專業(yè)人員設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：的一次側(cè)與現(xiàn)有的Y，yn干式變壓器相同，但二次側(cè)不同。內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(diǎn)經(jīng)電阻r接地，如圖1所示。其外部結(jié)構(gòu)如下：二次側(cè)有6個(gè)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(yùn)行時(shí)，三相電力負(fù)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(diǎn)不接地。另一種是D型連接，沒有中性點(diǎn)。因此，正常情況下，380V電力線路不會(huì)發(fā)生單相觸電事故。兩種連接方式見圖1和圖2。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

圖1 Y、YE接線圖

圖2 Y，YE1接線圖

220伏照明負(fù)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(duì)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零線接地，所以它分為兩個(gè)繞組，兩個(gè)繞組的矢量相反值相等。當(dāng)D、E兩端電壓為220V時(shí)，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(shí)，人體觸電電壓為對(duì)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(cè)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(shù)值相等。當(dāng)dd '和ee '兩端電壓為220V時(shí)，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(duì)觸電者來說仍然是危險(xiǎn)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(shè)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接線矢量圖

所以不會(huì)對(duì)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(fù)兩半，對(duì)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(duì)人體的傷害，達(dá)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(xiàn)同時(shí)

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(shí)刻的電壓示意圖。由圖5、圖6可以看出：當(dāng)1/2π時(shí)刻和3/2π時(shí)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(duì)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(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(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1) 安全可靠，對(duì)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(jī)率，杜絕了因中性點(diǎn)中斷燒毀用戶設(shè)備的事故。

(2) 免去全部三級(jí)漏電保護(hù)，減少漏電保護(hù)器的維護(hù)試驗(yàn)，免去漏電保護(hù)誤動(dòng),提高了供電可靠性。

(3) 由于對(duì)地電壓降低一半，接戶線可直接用雙護(hù)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(nóng)村變臺(tái)“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(jié)構(gòu),屬于S-13系列節(jié)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(yùn)行中，決不允許火線接地運(yùn)行，如果一旦有火線接地，在這一時(shí)刻人體碰觸非接地相火線，還會(huì)發(fā)生觸電事故。為了防止上述情況的出現(xiàn)，在干式變壓器二次側(cè)加裝總漏電檢測(cè)裝置，發(fā)現(xiàn)問題可及時(shí)消除，以免發(fā)生因非正常運(yùn)行造成的觸電事故。

4 實(shí)施情況

目前，較好臺(tái)試驗(yàn)干式變壓器已生產(chǎn)出來，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，該干式變壓器已經(jīng)試運(yùn)行，基本情況良好，一些相關(guān)參數(shù)有待進(jìn)行調(diào)整，即可再進(jìn)行試運(yùn)行。