美式箱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（www.ourspower.com）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。

　　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。

　　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

　　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。