建筑电气|三相配电变压器采用D,yn11结线的优点

目前10kV三相配电变压器广泛采用Y，yno结线（即原表示法的Y／Y0－12结线），以其能提供380V和220V两种电源电压方便了用户。但是，国际上多数国家的三相配电变压器均采用D，yn11结线（即原表示法的△／Y0—11结线）；它不但保持了输出两种电压的好处，而且具有：

①降低谐波电流，改善供电正弦波质量；

②零序阻抗小，提高单相短路电流，有利于切除单相接地故障；

③三相不平衡负荷情况下能充分利用变压器容量，同时降低变压器损耗等优点。

D，yn11结线配电变压器与Y，yno结线配电变压器比较分析如下：

1  改善供电正弦波质量

根据变压器空载运行情况，电源电压在原绕组中产生励磁电流，该电流在铁芯中产生磁通并匝链着原绕组和副绕组，在原副绕组中感应电势。原绕组的感应电势和阻抗压降与电源电压相平衡。副绕组的感应势在输出端表现为空载电压。由于变压器的磁化曲线两端弯曲，磁通饱和，所以励磁电流为尖顶波时磁通为正弦波，而励磁电流为正弦波时磁通为平顶波。我们希望感应电势为正弦波，则必须要有正弦波磁通。从非正弦波的谐波分析知道，尖顶波中含有三次谐波成分。对三相变压器来讲，三相尖顶波励磁电流中的三次谐波分量组成零序制相量。因为三次谐波的频率为150HZ，各相相量间相位差是基波的3倍。3 × 120°=360°，可见各相相量组成零序制。Y，yno结线配电变压器原绕组的中性点不引出，励磁电流中不含三次谐波，即接近正弦波；那么磁通为平顶波，感应电势为非正弦波，供电电压波形较差。D，yn11结线配电变压器原绕组为三角形接法，可环行零序电流和三次谐波电流，故励磁电流为尖顶波而磁通为正弦波，感应电势和输出电压波形较好。

再从副绕组看，两者都是yn结线。当三相负载不平衡而有中性线电流时，三相不对称电流中含有零序分量（其频率为50HZ），其值为中性线电流的1／3。该零序电流在变压器铁芯中产生零序磁通，在铁芯的三柱中为同方向，不能在铁芯中闭合。零序磁通是经铁芯外面的附件、顶盖、油箱等闭合的。对于D，yn11结线配电变压器来说，该零序磁通在主绕组中感应零序环行电流。从电磁感应关系可知，主副绕组零序电流产生的零序磁通是相互抵消的，因而主磁通中零序成分很小，副边的零序电压也小，可见副边的零序阻抗较小。而对于Y，yno结线配电变压器来说，主绕组中不能流通零序电流，主磁通中零序成分较大，副边的零序电压也大，可见副边的零序阻抗较大。副边的零序电压小，改善了各相负载端电压偏离220V的程度，这也是D，yn11结线的好处。

2  有利于切除单相接地故障

D，yn11结线配电变压器的零序阻抗较小，单相接地短路电流就大些。一般在相同条件下，D，yn11结线配电变压器出口的单相短路电流为Y，yno结线配电变压器出口的单相短路电流的3倍以上。单相接地保护装置的动作灵敏度相应提高，反时限特性的保护动作时限缩短。

低压电网接地故障保护的作用在于保证设备及线路的热稳定、防止电气火灾、保障人身安全。单相接地故障的短路电流Ld通常较小，而且与低压电网的接地型式有关，需特别注意校验。以下说明使用熔断器作为线路和设备保护时校验方法。

我国新标准《低压配电装置及线路设计规范》（待批）提出：TN系统采用我国标准产品熔断器作配电线路接地故障保护时应符合附表所列单相接地短路电流Id比熔体额定电流In的最小倍数。所谓TN接地系统是指，配电变压器中性点直接接地（用T表示），系统内外露可导电部分经中性线N或另设的保护线PE连接到变压器接地（用N表示），近似于过去“保护接零”。附表列出两种时限，5S对应于固定式电气设备和线路，0．4S对应于移动式和手持式电气设备及线路（插座）。熔体额定电流In按回路工作电流或尖峰电流选择后，要校验ID／In的最小倍数是否满足。着眼于人身安全，还要校验接触电压Ujc，附表切断时间5S要求Ujc ≤50V，切断时间0．4S要求Ujc≤90V。

一般Y，yno结线配电变压器的零序阻抗达正序阻抗的8～10倍，单相短路电流相对较小，以致故障点位于电网末端、保护线PE截面较小、用电设备功率较大或电动机要考虑尖峰电流所选熔体额定电流较大等情况下常常不能满足附表要求的ID／In人最小倍数。改用D，yn11结线配电变压器往往可以解决问题。

3  能充分利用变压器容量

Y，yno结线配电变压器在三相不平衡负荷作用下，一方面零序电流产生零序磁通经过油箱、附件等部位闭合形成严重的磁洲和涡流损耗增加变压器功耗和温升；另一方面零序电压使中性点电位偏移，各相负载端电压或升或降，因此规定中性线电流不得超过二次额定电流的25％，从而限制了变压器容量的利用。在极端情况下，负荷集中于一相，例如一台容量为315kVA配电变压器，每相容量105kVA、但中性线电流限制了单相负荷容量，只能达到105×25﹪=26．25kVA、变压器的容量利用率只有26．25／315=1/12=8．3％。在城镇公用配电变压器和农村居民区配电变压器中三相负荷不平衡情况几乎不可避免。即使设计安装时力求把同类负荷曲线的用电设备平均分配到三相上，实际运行中仍会出现三相严重不平衡现象，由此造成的低压线损率居高不下、甚至烧毁变压器事故屡见不鲜。

对于D，yn11结线配电变压器，因为主磁通中零序成分很小，虽然零序磁通路经仍同上述，变压器不致过热；所以中性线电流不受限制，可以与线电流相等。变压器的容量利用率较好。

因此在TN和TT系统接地型式的低压电网中和在不平衡单相负荷引起中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25﹪情况下，宜选用D，yn11结线三相配电变压器。