防触电配电变压器的研究与分析
摘要： 目前配电电力变压器均使用三相四线制低压供电方式，由于民用照明用电使用其中的一线一地单相供电，常常会引起人身触电和设备烧毁事故的发生。本文介绍了一种y，ye型防触电变压器，该型变压器的二次侧内部结构采用双卷芯双绕组，将380v三相动力与220v单相照明分开，各自一组绕组，互不连接，380v三相动力绕组采用y型接线，中性点不接地，220v照明采用e型接线，中性点经电阻接地。从而该变压器从根本上解决了人员触电和零线中断后，发生某相电压升高烧毁用户电器的事故。
关键词： 防触电；配电；电力变压器；y，ye型接线
0引言
目前配电电力变压器均采用三相四线制的低压供电方式，该方式给人们的生产和生活带来极大的方便，既可以供三相动力又可以供单相民用照明。但是同时也会给人身带来一些危险和伤害。因为三相四线供电方式采用零线接地，各相对地电压为220v，一旦人体碰触火线或漏电的设备，人体与地形成回路，触电伤害就会发生；或如果零线中断，还会发生某相电压升高烧毁用户电器的事故。在我国每年都会发生上百万起触电伤亡和烧毁用户电器事故，其中单相触电事故占90%以上。为了避免人身触电和过电压的发生，人们研究出了各种漏电保护和过电压保护装置来减少上述事故。这些装置都是在故障发生之后才启动的，可阻止人身伤亡事故的发生和事故的扩大，因此我们称这种保护为“被动保护”，一旦这些保护装置失灵或反映动作缓慢，事故仍会发生。因此它们始终没有从根本上跳出“被动保护”的圈子，那么我们能不能变“被动”为“主动”，从根本上解决触电和烧毁用户电器的难题，本文介绍了一种新型y，ye型防触电配电变压器，它从根本上解决了人员触电和零线中断后，发生某相电压升高烧毁用户电器的事故。
1研究方向
目前配电变压器主要是三相四线制，既有三相动力又有单相民用照明，在城乡和农村，动力负荷不大，大部分是220v照明用电。所以要想从根本上解决不触电，就要从源头变压器上入手，设计一种变压器使人触及火线后能经电阻形成回路，工作电压不发生变化，人体的触电电压降低到安全范围以内，这样通过人身的电流变得很小，从而解决“电人”的老大难问题。
2设计思路
专业人员因此设计了一种新型y，ye型“防触电”变压器。首先从y，ye型“防触电”电力变压器的结构和原理上进行说明。y，ye型“防触电”电力变压器是三相三卷芯配电变压器,其内部结构特点是:一次侧与现在y，yn变压器一样,二次侧有所不同,内部结构是双卷芯双绕组,它将380v三相动力与220v单相照明分开,各自一组绕组,互不干扰,在电气上毫无连接,380v三相动力绕组采用y型（或d型）接线，中性点不接地。220v照明绕组采用e型（或e1型）接线，中性点经电阻r接地，见图1,其外部结构为：二次侧有6个接线柱，a、b、c
3个接线柱为380v动力接线柱。零为地线接线柱，并经电阻r接地。d和e2接线柱为220v照明接线柱。
工作原理：y，ye型“防触电”电力变压器在正常运行情况下,三相动力负荷接在变压器的二次侧动力绕组y型（或d型）绕组abc上。三相绕组分别为aa′、bb′、cc′,接线方式分为2种：一种是y型接线，y型接线中性点不接地。另一种是d型接线，d型接线无中性点。所以380v动力线正常情况下不会发生单相触电事故，2种接线方式见图1、图2。
图1y，ye接线图
图2y，ye1接线图
220v照明负荷接照明绕组的e型（或e1型）绕组的d、e接线柱上，照明绕组e型（或e1型）绕组接线方式也分为2种：一种是e型双绕组两相接线，另一种是e1型单绕组单相接线。e1型单绕组单相接线较为简单，见图2。它在变压器铁心中柱上，加一个照明绕组de，在照明e1绕组中间抽头为零线接地，这样就分为2个绕组，它们的矢量相反数值相等，当d、e两端电压为220v时，d、e两端对零线电压各为110v，2种接线矢量图见图3。如果在零线接地加一个人体的3倍电阻，当人体触电时，人体触电电压为对地全电压的1/4，即触电电压u=1/4×110v=27.5v。e型接线和e1型接线有所不同，它是将dd′和ee′两相绕组分别安装在变压器铁心的2个边柱上，见图1，
de为首端分别引出接在变压器外部低压d、e两接线柱上，d′ e′连接为零并经一个4倍人体电阻r后接地，在d、e极之间电压u保持着原来的额定电压220v不变，用户正常使用，两相绕组电压的向角为120°，数值相等，当dd′、ee′两端电压为220v时，则d、e两端对零线电压各为u=1/1.73×220v=127v。见图3，对地127v的电压对人身仍有触电危险，为了能使127v电压降为36v以下电压，在中性点加装一个4倍人体电阻r后接地，当人体触碰带电设备时，人体电阻与4倍人体电阻r形成串联，人体承受电压u=±1/5×127v=25.4v，
图3e型、e1型接线矢量图
因此对人体不会造成伤害。综合上述2种情况，其基本原理为：首先将额定电压分为正负各一半，这对人身触电来讲已经降低了50%的额定电压，然后再通过中性点加分压电阻r来分压，降低电压对人体的伤害，达到人体防触电的目的。e型双绕组两相接线和e1型单绕组单相接线，可与动力三相y型接线或d型接线交叉组合使用，以达到同时输出动力电源和单相照明电源的目的。
图4为e型接线的电压曲线图，图5、图6分别1/2π和3/2π时刻的电压示意图。由图5、图6可以看出：当1/2π时刻和3/2π时刻，电压曲线成正弦波变化，频率为50hz，最大峰值为127v，最小峰值为93v，振幅为34v,对外输出额定电压为220v不变。
图4e型接线电压曲线图
图51/2π时刻电压示意图
图63/2π时刻电压示意图
3技术分析
该项技术的应用具有如下优点:
(1) 安全可靠，对地电压低于36v电压以下，不会发生单相人身触电事故，大幅度降低触电事故的机率，杜绝了因中性点中断烧毁用户设备的事故。
(2) 免去全部三级漏电保护，减少漏电保护器的维护试验，免去漏电保护误动,提高了供电可靠性。
(3) 由于对地电压降低一半，接户线可直接用双护套防老化线直埋地下，变压器前移，可减少大量低压架空线路，降低低压线损，提高末端电压。尤其是在农村变台“小容量、密布点”的情况下效果更佳。
(4) 因y，ye型“防触电”电力变压器铁心采用卷芯结构,属于s－13系列节能产品,可比s－9系列变压器降低50%左右的损耗。
虽然y，ye型“防触电”电力变压器能够解决单相触电问题，但在两相之间还能造成触电，所以y，ye型“防触电”电力变压器在正常运行中，决不允许火线接地运行，如果一旦有火线接地，在这一时刻人体碰触非接地相火线，还会发生触电事故。为了防止上述情况的出现，在变压器二次侧加装总漏电检测装置，发现问题可及时消除，以免发生因非正常运行造成的触电事故。
4实施情况
目前，第一台试验变压器已生产出来，各项指标基本达到设计要求，该变压器已经试运行，基本情况良好，一些相关参数有待进行调整，即可再进行试运行。
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关键词： 防触电；配电；电力变压器；y，ye型接线
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目前配电电力变压器均采用三相四线制的低压供电方式，该方式给人们的生产和生活带来极大的方便，既可以供三相动力又可以供单相民用照明。但是同时也会给人身带来一些危险和伤害。因为三相四线供电方式采用零线接地，各相对地电压为220v，一旦人体碰触火线或漏电的设备，人体与地形成回路，触电伤害就会发生；或如果零线中断，还会发生某相电压升高烧毁用户电器的事故。在我国每年都会发生上百万起触电伤亡和烧毁用户电器事故，其中单相触电事故占90%以上。为了避免人身触电和过电压的发生，人们研究出了各种漏电保护和过电压保护装置来减少上述事故。这些装置都是在故障发生之后才启动的，可阻止人身伤亡事故的发生和事故的扩大，因此我们称这种保护为“被动保护”，一旦这些保护装置失灵或反映动作缓慢，事故仍会发生。因此它们始终没有从根本上跳出“被动保护”的圈子，那么我们能不能变“被动”为“主动”，从根本上解决触电和烧毁用户电器的难题，本文介绍了一种新型y，ye型防触电配电变压器，它从根本上解决了人员触电和零线中断后，发生某相电压升高烧毁用户电器的事故。
1研究方向
目前配电变压器主要是三相四线制，既有三相动力又有单相民用照明，在城乡和农村，动力负荷不大，大部分是220v照明用电。所以要想从根本上解决不触电，就要从源头变压器上入手，设计一种变压器使人触及火线后能经电阻形成回路，工作电压不发生变化，人体的触电电压降低到安全范围以内，这样通过人身的电流变得很小，从而解决“电人”的老大难问题。
2设计思路
专业人员因此设计了一种新型y，ye型“防触电”变压器。首先从y，ye型“防触电”电力变压器的结构和原理上进行说明。y，ye型“防触电”电力变压器是三相三卷芯配电变压器,其内部结构特点是:一次侧与现在y，yn变压器一样,二次侧有所不同,内部结构是双卷芯双绕组,它将380v三相动力与220v单相照明分开,各自一组绕组,互不干扰,在电气上毫无连接,380v三相动力绕组采用y型（或d型）接线，中性点不接地。220v照明绕组采用e型（或e1型）接线，中性点经电阻r接地，见图1,其外部结构为：二次侧有6个接线柱，a、b、c
3个接线柱为380v动力接线柱。零为地线接线柱，并经电阻r接地。d和e2接线柱为220v照明接线柱。
工作原理：y，ye型“防触电”电力变压器在正常运行情况下,三相动力负荷接在变压器的二次侧动力绕组y型（或d型）绕组abc上。三相绕组分别为aa′、bb′、cc′,接线方式分为2种：一种是y型接线，y型接线中性点不接地。另一种是d型接线，d型接线无中性点。所以380v动力线正常情况下不会发生单相触电事故，2种接线方式见图1、图2。
图1y，ye接线图
图2y，ye1接线图
220v照明负荷接照明绕组的e型（或e1型）绕组的d、e接线柱上，照明绕组e型（或e1型）绕组接线方式也分为2种：一种是e型双绕组两相接线，另一种是e1型单绕组单相接线。e1型单绕组单相接线较为简单，见图2。它在变压器铁心中柱上，加一个照明绕组de，在照明e1绕组中间抽头为零线接地，这样就分为2个绕组，它们的矢量相反数值相等，当d、e两端电压为220v时，d、e两端对零线电压各为110v，2种接线矢量图见图3。如果在零线接地加一个人体的3倍电阻，当人体触电时，人体触电电压为对地全电压的1/4，即触电电压u=1/4×110v=27.5v。e型接线和e1型接线有所不同，它是将dd′和ee′两相绕组分别安装在变压器铁心的2个边柱上，见图1，
de为首端分别引出接在变压器外部低压d、e两接线柱上，d′ e′连接为零并经一个4倍人体电阻r后接地，在d、e极之间电压u保持着原来的额定电压220v不变，用户正常使用，两相绕组电压的向角为120°，数值相等，当dd′、ee′两端电压为220v时，则d、e两端对零线电压各为u=1/1.73×220v=127v。见图3，对地127v的电压对人身仍有触电危险，为了能使127v电压降为36v以下电压，在中性点加装一个4倍人体电阻r后接地，当人体触碰带电设备时，人体电阻与4倍人体电阻r形成串联，人体承受电压u=±1/5×127v=25.4v，
图3e型、e1型接线矢量图
因此对人体不会造成伤害。综合上述2种情况，其基本原理为：首先将额定电压分为正负各一半，这对人身触电来讲已经降低了50%的额定电压，然后再通过中性点加分压电阻r来分压，降低电压对人体的伤害，达到人体防触电的目的。e型双绕组两相接线和e1型单绕组单相接线，可与动力三相y型接线或d型接线交叉组合使用，以达到同时输出动力电源和单相照明电源的目的。
图4为e型接线的电压曲线图，图5、图6分别1/2π和3/2π时刻的电压示意图。由图5、图6可以看出：当1/2π时刻和3/2π时刻，电压曲线成正弦波变化，频率为50hz，最大峰值为127v，最小峰值为93v，振幅为34v,对外输出额定电压为220v不变。
图4e型接线电压曲线图
图51/2π时刻电压示意图
图63/2π时刻电压示意图
3技术分析
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(1) 安全可靠，对地电压低于36v电压以下，不会发生单相人身触电事故，大幅度降低触电事故的机率，杜绝了因中性点中断烧毁用户设备的事故。
(2) 免去全部三级漏电保护，减少漏电保护器的维护试验，免去漏电保护误动,提高了供电可靠性。
(3) 由于对地电压降低一半，接户线可直接用双护套防老化线直埋地下，变压器前移，可减少大量低压架空线路，降低低压线损，提高末端电压。尤其是在农村变台“小容量、密布点”的情况下效果更佳。
(4) 因y，ye型“防触电”电力变压器铁心采用卷芯结构,属于s－13系列节能产品,可比s－9系列变压器降低50%左右的损耗。
虽然y，ye型“防触电”电力变压器能够解决单相触电问题，但在两相之间还能造成触电，所以y，ye型“防触电”电力变压器在正常运行中，决不允许火线接地运行，如果一旦有火线接地，在这一时刻人体碰触非接地相火线，还会发生触电事故。为了防止上述情况的出现，在变压器二次侧加装总漏电检测装置，发现问题可及时消除，以免发生因非正常运行造成的触电事故。
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