美式箱变的缺相保护.doc

美变缺相保护解决方案
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随着城市电网改造，美式箱变由于其体积小、安装方便、全绝缘且能深入负荷中心等，一系列优点而得到越来越多的应用。特别是许多城市逐步将10 kV架空线改为电缆供电，更使得美式箱变成为城网改造的首选设备。
我国配电网12 kV为中性点不接地系统。而美国15 kV （相当于中国的12 kV）的电网为中性点接地系统，中国市场上的美式箱变为Dy绕组，一般采用喷射式熔断器和后备限流熔断器串联对箱变进行保护。熔断器用来保护变压器二次侧过载和短路后备熔断器用来保护变压器内部短路大电流故障。变压器原理接线如图1所示，变压器的铁芯为三相三柱，当高压A相熔断器熔断时，A、C相串联成一个支路，B相绕组为一支路，UBC施加在并联支路上，A、C绕组的电压为1/2的线电压、B相仍为线电压, 低压a、c相电压降1/2，b相电压正常，a、c相所接的电器设备（电视、冰箱、空调等）会因欠压而烧毁。在标准中规定，当高压组合电器的熔断器任何一相熔断时，必须由联动机构撞开三相负荷开关，避免系统的缺相运行。

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。现就美式箱变缺相保护的危害，综合国内外的技术特点，提出了几种解决方案。
1 二次侧加装缺相保护器
缺相保护器PAS400（）的工作原理接线图如图2所示。PAS缺相保护器专业为美式箱变设计，不同时市面上普通的缺相保护器，主要区别在于PAS400触点为有源输出接点。当保护器所接电网上端某相断线或相电压严重降低到额定值的70％，则电子缺相保护器触点动作闭合，从而触发控制断路器分闸，避免系统缺相运行，从而防止低压用电设备过热烧毁。该方案成本低，能避免变压器的缺相运行。是目前美式箱变缺相保护普遍采用的方式。缺点是单相熔断器熔断，出线端缺相保护器动作后，变压器内仍然带电，不能从根本上解决问题。
图2 缺相保护器的工作原理接线图
2 高压缺相联动保护模式
前一方案不能有效切除变压器高压电源实现有效的缺相保护，提出了如下方案。
方案中需要为传统的美式箱变负荷开关加装电动机构。电动机构的控制整合了低压缺相保护器的电动机构控制的部分功能，当检测到缺相时，保护模块分闸继电器动作，触点闭合使分闸继电器线圈带电，从而使其触点闭合驱动电动机构，电机转动分断变压器的高压电源，避免了变压器的缺相运行。采用IDP200给合PAS400-II使用，正常时，电动机构由变压器二次侧比给IDP200供电，充分利用了变压器二次输出电源，此种方式成本比较高。
3 真空断路器保护
真空断路器保护类似于预装式箱变（即欧式箱变）的保护方式。只是该方案中，把油浸式美式环网柜中的断路器单元整合在美式箱变中通过对控制器的整定来实现对变压器的保护。正常情况下，断路器可以承载持续电流，并且其额定开断值远大于熔断器。可复位的断路器代替一次性的熔断器，可以迅速恢复供电，缩短了停电时间和传统的由于更换熔断器而增加的费用，提高了供电质量。同时由真空断路器开断负荷和故障电流，避免了传统的油浸式美式箱变的负荷开关对变压器油的污染，延长了变压器的使用寿命。
瞬时分闸附件扩大了在大故障电流水平时与上级线路设备的配合。当电流高于预设的故障电流水平时，瞬时分闸附件使控制器绕过正常的TCC延时，从而消除原来的延时。可选的三相接地（TPG）脱扣控制器提供改进的系统配合，可以由电缆或架空馈线输入。控制器由灵敏的接地保护，当检测到较低水平的接地故障电流时可以快速的开断故障电流。
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附:缺相保护器简单说明 书
一、 工作条件
1、 海拔高度≤2000m。
2、 周围空气温度－25℃~65℃，24h平均温度≤55℃。
3、 日平均相对湿度≤98%，月平均相对湿度≤95%。
4、 安装使用地点无强烈振动和冲击，无强电磁干扰，外磁场感应强度均不超过0.5mT。
5、 使用地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质，不允许有霉菌存在。
二、 主要参数
1、 输入部分
接线端口：a、b、c、n
额定电压：380VAC、660VAC 50/60HZ

2、 输出部分
接线端口：有源输出接点PL、PN(220VAC)； 无源输出接点FA、FB、FC和GND分别表示a、b、c相电压缺相输出用于远程报警
额压工作电压：≤440VAC(125VDC)
额定工作电流：≤10A
延时动作：5～10S
保护电压：≤额定相电压×(65.5%～70%)
3、 连接导线
输入部分：4~10mm2绝缘铜线，采用软线时，必须在导线上加接线头。
输出部分：1.5~4mm2绝缘铜线，采用软线时，必须在导线上加接线头。
4、 产品特点
1) PAS400-II电子缺相保护器的保护功能不受线路或负载的电流大小，冲击电流、不平衡电流和负载性质的影响。能够全性能、全气候长期工作。
2) 产品具有在线模拟测试功能：先接通电源，然后按下断相模拟测试按钮5～10秒钟，缺相保护器有源输出接点PL、PN输出低压主进线开关分励脱扣线圈所需的工作电压； 无源输出接点NO、COM闭合，同时对应断相指示灯亮。
3) 产品具有自复位功能：高压熔丝更换后，美式箱变二次三相正常全电压，则电子缺相保护器自动恢复到正常工作状态。
4) 本产品符合GB/T 14048.1-2000 、GB14048.5-2001 eqv IEC60947-1：1999。
5) 本产品的EMC符合GB4343-1995的无线电干扰特性测量方法和允许值。
6) 三相电子式，以4个指示灯分别来指示电源，A断相、B断相、C断相。
7) 具有电气不可分的常开有源输出接点和无源输出接点触头。