关于美式箱变的缺相保护

摘要：分析了美式箱变缺相运行的成因和危害，提出了解决这一问题的办法。

  1、概述

       随着我国城乡电网建设的不断深入，特别是城市电网逐步实施“电缆下地工程”，美式箱变因其具有：体积小，全绝缘，过载能力强，安装方便等一系列优点而得到越来越多的运用。从美式箱变在我国的逐步推广到目前的广泛使用，大约经历了不到十年的时间，这说明：一个好产品的发展是势不可挡的。其间从电力设计部门到制造厂都对该产品在中国的适用性提出了不少看法，这些观点对美式箱变的国产化、“本土化”都起到了积极的作用。然而，就目前美式箱变实际使用的情况来看，多数未采取缺相保护措施，这说明该产品的缺相保护问题仍未引起电力设计部门的足够重视，对美式箱变缺相运行的危害性没有普遍和深刻的认识。

      而美式箱变在使用的过程中，如果发生低压单相对地短路等故障或者出现较长时间的过载，特别是夏季高温过载，都很可能导致高压一相插入式熔丝熔断。应该说，这是美式箱变发生几率较高的事情。故而，本文想通过对这一问题的分析，能引起大家的重视。

  2、美式箱变的使用现状

       目前国产的美式箱变为适应我国10kV电网特点，普遍采用Dyn11接法。高压熔丝有放在角内的，也有放在角外的；变压器铁芯有三相三柱的，也有三相四柱或五柱的。但通常的做法是三相四柱或五柱的将高压熔丝放在角内，而三相三柱的美式箱变将高压熔丝放在角外。

       高压熔丝放在角内的三相四柱或五柱产品（简称角内产品）在目前市场上的应用只占较少部分，该产品是基于“三相互不干扰”的技术观点而设计的，其特点介绍如下：

       角内产品的接线方式如图1所示，当A相熔丝熔断时，高压绕组成成V型接法，B、C相心柱通过通过正常磁通，A相心柱由于低压回路的存在，限制了磁通的形成，故认为磁通基本为零。于是B、C相合成磁通在旁轭形成磁回路。最终表现为：低压Uao=0，Ubo=Uco=U2N。也就是说：高压A相熔丝熔断后，低压a相电压为零，负载失压，但另两相负载能够正常工作，三相之间可互不干扰。客观地讲，该类产品对于纯粹的单相照明、家用负荷有着一定的优越的性，正是由于其一相的故障并不影响到另外两相的正常供电，因而增强了用电的可靠性。但是对于动力负荷或者照明、动力混用的负荷来讲，该种方案有不足之处，主要是缺相时三相动力不能正常工作，甚至烧毁电机。另外，由于三相四柱（或五柱）角内方案变压器铁芯的制造比较麻烦，成本也有所增加，这也一定程度上影响了它的广泛应用。

       目前美式箱变产品的主流仍是三相三柱高压熔丝角外放置的结构模式（简称角外产品），其接线方式如图2所示。

       该类产品当高压A相熔丝熔断时，可以看出：高压绕组形成两条并联支路，A、C相绕组串联为一条支路，B相绕组为一支路，线电压UBC为施加在并联支路上的电源。故A、C相绕组上所加电压为其额定电压的一半，而B相绕组所加电压为额定电压，故低压电压：Ubo=U2N，Uao=Uco=0.5U2N，即低压三相电压为一个全电压，两个半电压（实际测试时中性点应可靠接地，以防止电压飘移）。当以上缺相状态时间较长（一般为几分钟到十分钟左右），则A、C两相所带负载的电器设备如：电机、冰箱、空调，洗衣机等会因严重欠压而烧毁，从而给用户造成不应有的财产损失，并给供电质量带来负面影响。

       通过上述分析，可见现在使用的美式箱变存在缺相运行的现象是一个比较普遍的问题，为了避免可能造成的危害，我们应该采取有效措施，防止缺相运行的发生。

  3、缺相保护的措施

       欧式箱变的应用在我国有着比美变更长的历史，它也是采用高压熔丝来对变压器及其下端设备进行保护的，不同的是欧式箱变的熔丝与负荷开关有着联锁机构，只要有一相高压熔丝熔断，负荷开关就会三相同时断开，所以它不存在缺相运行问题。而美式箱变的负荷开关通常为人工机械操动，对于三相三柱高压熔丝角外放置的美式箱变产品，解决其缺相运行最经济、可靠的方法便是在低压室加装美式箱变专用的智能电子缺相保护器，一旦箱变出现缺相运行状态，它会通过控制低压主进开关的失压线圈令主开关断开，将二次负荷切断，从而有效避免了美式箱变缺相运行对用电设备的损害。

       关于缺相保护的控制接线原理见图3：

  4、结束语

    美式箱变缺相运行发生的可能性随着其投运后使用期的延长而逐步上升，原因是美式箱变的负荷率在逐渐升高，负荷支路及用电的复杂性逐步增加，电气绝缘会逐渐老化等等。而通过加装电子缺相保护装置，可以避免缺相运行可能对负荷设备造成的损害，实质上也是提高了供电的可靠性，由此可见，此举不论是对供电部门还是对用户都是有益的。