浅析配电变压器的联结组别

　　近年，城乡电网的电能需求量迅猛增长，配电变压器占整个变压器市场的１／３左右（约５００００ＭＶＡ）。其中９９年全国干式配电变压器的产量约达１００００ＭＶＡ。在城乡电网改造和建设中，对选用的配电变压器，采用何种联结组别似乎仍存在某些问题，本文仅从国家设计规范的角度，浅析为什么配电变压器宜选用Ｄｙｎｌｌ联结组别的问题。
　　在解放前，我国配电变压器采用的联结组别基本上是Ｄｙｎ１１系统，大陆解放后，学习苏联，引进苏联的技术和设备，因而沿用了原苏联的配电系统及其Ｙｙｎ０的联结组别。直到改革开放后，欧美日发达国家的技术及设备纷纷涌人中闰大陆，国际上普遍采用的Ｄｙｎｌｌ也逐渐成为配电变压器的联结方式的主流：然而，几十年来的习惯势力仍然很大：设计院设计的图例符号常采用“Ｙ－Ｙ”；国家相关标准及制造厂样本上之配电变压器联结组别也多表述为“Ｙｙｎ０或Ｄｙｎｌｌ”（把“Ｙｙｎ０”置于前列位置），使得配电变压器的联结组别仍有不少写成Ｙｙｎｏ（实际上井非工程设计所要求。
　　首先，看看国家有关的设计规范。国标ＧＢ５００５２—９５《供配电系统设计规范》第六章低压配电中第６．０．７条明确阐述：“在ＴＮ及ＴＴ”系统接地型式的低压电网中，宜选用Ｄｙｎｌｌ结线组别的三相变压器作为配电变压器。”
　　为什么配电变压器宜选用Ｄｙｎｌｌ联结呢？在编写该设计规范时，主编院（原机械部二院）已作了该规范的“条文说明”。在此结合笔者的浅识，作简要的分析。
　　１有利于抑制高次谐波电流
　　对Ｙｙｎ０结线的二相变压器，原边星形连接而无中线，故三次谐波电流不能流通。原边激磁电流波形为正弦波时，则铁芯中磁通为平顶波，副边感应电势波形所含高次谐波分量大；激磁电流中以三次谐波为主的高次谐波电流在原边接成三角形条件下，可在原边形成环流，与原边接成星形相比，有利于抑制高次谐波电流，在当前电网中接用电力电子元件、气体放电灯等日益广泛、其功率越来越大的情况下，会使得电流波形畸变。即使三相负荷平衡，中性线中也流过以三次谐波为主的高次谐波电流，配电变压器的原边（常为１０ｋＶ侧）采用三角形结线就抑制了此类高次谐波电流，这样就能保证供电波形的质量。
　　２有利于单相接地短路故障的切除
　　原边（高压）接成三角形（Ｄ接），绕组内可通过零序循环电流（感应产生），因而可与低压绕组零序电流互相平衡、去磁，因此，副边（低压侧）零序阻抗很小；若原边（高压侧）星接（Ｙ接），绕组不能流过零序电流，低压侧激磁时，其零序电流在变压器铁芯中产生零序磁通，但其磁路不能在铁芯内形成闭合，要走铁芯外面的空气，其磁阻很大，变压器的零序阻抗较大。若发生单相短路，其短路电流值就会相对地减小，致使在很多情况下，其单相接地短路电流几乎不能使低压断路器快速动作或使熔断器迅速熔断。通常，在相同的条件下，Ｄｙｎｌｌ结线的变压器配电系统的单相短路电流为Ｙｙｎ０结线时的３倍以上。因此，Ｄｙｎｌｌ结线有利于单相接地短路故障的切除。
　　当低压回路采用低压断路时，可考虑由三相过电流保护兼单相接地保护，而不必单独设置单相接地保护。
　　３肩岂充分利用变压器的设备能力
　　对于配电变压器，照明、空调、电炊、电热等餐厨家电２２０伏单相负荷往往占很大比重。尽管在工程设计及安装时，尽可能将各个单相负荷均匀分布在三相上，而由于运行时的情况千变万化，有时可能出现三相严重不平衡现象。三相负荷不平衡、每相功率因数相差较大、变压器处于不对称运行状态，副边中性线就有电流通过。上述《规范》中第６．０．８条明确规定：“在ＴＮ和ＴＴ系统接地型式的低压电网中，当选用Ｙｙｎ０结线组别的三相变压器时，，其由单相不平衡负荷引起的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的２５％，且其一相的电流在满载时不得超过额定电流值。”这一规定十分明确地限制了Ｙｙｎ０结线时接用单相负荷的容量，从而限制了Ｙｙｎｏ结线配电变压器的使用——此时，变压器设备能力不能充分利用。
　　而Ｄｙｎｌｌ结线方式的变压器，对中性线电流没有限制，可达变压器低压侧之线（相）电流，从而能充分利用变压器的容量、发挥其设备能力，尤其适宜以单相负荷为主而出现三相不平衡的配电变压器。