10kV配電變壓器的保護(hù)配置方式

1、10kV配電變壓器的保護(hù)配置方式10kV配電變壓器的保護(hù)配置主要有斷路器、負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)加熔斷器 等。負(fù)荷開關(guān)投資省，但不能開斷短路電流，很少采用；斷路器技術(shù)性能好，但 設(shè)備投資較高，使用復(fù)雜，廣泛應(yīng)用不現(xiàn)實(shí)；負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合的保護(hù)配置 方式，既可避免采用操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴的斷路器，彌補(bǔ)負(fù)荷開關(guān)不能開斷短路 電流的缺點(diǎn)，又可滿足實(shí)際運(yùn)行的需要，該配置可作為配電變壓器的保護(hù)方式， 值得大力推廣，為此，對10kV環(huán)網(wǎng)供電單元和終端用戶10kV配電變壓器采用 斷路器、負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合的保護(hù)配置方式進(jìn)行技術(shù)-經(jīng)濟(jì)比較，供配電網(wǎng) 的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理部門參考。關(guān)鍵詞：10kV配電變壓器斷路器負(fù)荷

2、開關(guān)熔斷器保護(hù)配置無論是在環(huán)網(wǎng)供電單元、箱式變電站或是終端用戶的高壓室結(jié)線方式中 ，如配電 變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)配置能快速可靠地切除故障， 對保護(hù)10kV高壓開 關(guān)設(shè)備和變壓器都非常重要。保護(hù)方式的配置一般有兩種：一種利用斷路器；另 一種則利用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量的后備式限流熔斷器組合。 這兩種配置方式在 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上各有優(yōu)缺點(diǎn)，以下對這兩種方式進(jìn)行綜合比較分析。1環(huán)網(wǎng)供電單元接線形式1.1 環(huán)網(wǎng)供電單元的組成環(huán)網(wǎng)供電單元(RMU)由間隔組成，一般至少有3個(gè)間隔，包括2個(gè)環(huán)纜進(jìn)出問 隔和1個(gè)變壓器回路間隔。1.2 環(huán)網(wǎng)供電單元保護(hù)方式的配置環(huán)纜饋線與變壓器饋線間隔均采用負(fù)荷開關(guān)，通常為具

3、有接通、隔斷和接地功能的三工位負(fù)荷開關(guān)。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提 供保護(hù)。實(shí)際運(yùn)行證明，這是一種簡單、可靠而又經(jīng)濟(jì)的配電方式。1.3 環(huán)網(wǎng)供電單元保護(hù)配置的特點(diǎn)負(fù)荷開關(guān)用于分合額定負(fù)荷電流，具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，但不能開斷 短路電流，高遮斷容量后備式限流熔斷器為保護(hù)元件 ，可開斷短路電流，如將兩 者有機(jī)地結(jié)合起來，可滿足配電系統(tǒng)各種正常和故障運(yùn)行方式下操作保護(hù)的要求。斷路器參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造均嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，兼具操作和保護(hù)兩種功能，所以其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，大量使用不現(xiàn)實(shí)。環(huán)網(wǎng)柜中大量使用 負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合裝置， 把對電器不盡相

4、同的操作與保護(hù) 功能分別由兩種簡單、便宜的元件來實(shí)現(xiàn)，即用負(fù)荷開關(guān)來完成大量發(fā)生的負(fù)荷 合分操作，而采用高遮斷容量后備式限流熔斷器對極少發(fā)生短路的設(shè)備起保護(hù)作 用，很好地解決問題，既可避免使用操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴的斷路器，又可滿足實(shí) 際運(yùn)行的需要。表1列出3種保護(hù)配置方式的技術(shù)-經(jīng)濟(jì)比較。10kV 配電變壓器保護(hù)配置方式的合理選擇從此可以看出：a）斷路器具備所有保護(hù)功能與操作功能，但價(jià)格昂貴；b）負(fù)荷開關(guān)與斷路器性能基本相同，但它不能開斷短路電流；c）負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合，可斷開短路電流，部分熔斷器的分?jǐn)嗳萘勘葦嗦菲鬟€高，因此，使用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷 器組合不

5、比斷路器效果差，可費(fèi)用卻可以大大降低。1.4 負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優(yōu)點(diǎn)采用負(fù)荷開關(guān)加高遮容量熔斷器組合，具有如下優(yōu)點(diǎn)：a）開合空載變壓器的性能好。環(huán)網(wǎng)柜的負(fù)荷種類，絕大部分為配電變壓器，般容量不大于1250kVA ,極少情況達(dá)1600kVA ,配電變壓器空載電流一般 為額定電流的2%左右，較大的配電變壓器空載電流較小。 環(huán)網(wǎng)柜開合空載變壓 器小電流時(shí)，性能良好，不會產(chǎn)生較高過電壓。b）有效保護(hù)配電變壓器，特別是對于油浸變壓器，采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容 量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效，有時(shí)后者甚至并不能起到有效的保 護(hù)作用。有關(guān)資料表明，當(dāng)油浸變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，電弧產(chǎn)

6、生的壓力升高和 油氣化形成的氣泡會占據(jù)原屬于油的空間，油會將壓力傳給變壓器油箱體，隨短路狀態(tài)的繼續(xù)，壓力進(jìn)一步上升，致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體， 必須在20ms內(nèi)切除故障。如采用斷路器，因有繼電保護(hù)再加上自身動作時(shí)間 和熄弧時(shí)間，其全開斷時(shí)間一般不會少于 60ms ,這就不能有效地保護(hù)變壓器。 而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能，加上其具有限流作用，可在10ms之內(nèi)切除故障并限制短路電流，能夠有效地保護(hù)變壓器。因此，應(yīng)采用高遮 斷容量后備式限流熔斷器而盡量不用斷路器來保護(hù)電器，即便負(fù)荷為干式變壓 器，因熔斷器保護(hù)動作快，也比用斷路器好。c）從繼電保護(hù)的配合來講，在大多數(shù)情況下

7、，也沒有必要在環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路 器,這是因?yàn)榄h(huán)網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)的首端斷路器 （即110kV或220kV變電站的10kV 饋出線斷路器）的保護(hù)設(shè)置一般為：速斷保護(hù)的時(shí)間為0s,過流保護(hù)的時(shí)間為0. 5s,零序保護(hù)的時(shí)間為0.5s。若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定時(shí)間為 0s動 作，因?yàn)閿嗦菲鞴逃袆幼鲿r(shí)間分散，也很難保證環(huán)網(wǎng)柜中的斷路器而不是上一級 斷路器首先動作。d）高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設(shè)備，如電流互感器、電纜等 都可提供保護(hù)。高遮斷容量后備式限流熔斷器的保護(hù)范圍可在最小熔化電流（通常為熔斷器額定電流的23倍）到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時(shí)間 特性，一般為陡峭的反時(shí)限曲線，短

8、路發(fā)生后，可在很短的時(shí)間內(nèi)熔斷，切除故 障。如果采用斷路器作保護(hù)。必定使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管 等元件的熱穩(wěn)定要求大幅度提高，加大了電器設(shè)備的造價(jià)，增大工程費(fèi)用。在這里，有必要指出在采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合時(shí)，兩者之間要很好地配合，當(dāng)熔斷器非三相熔斷時(shí)，熔斷器的撞針要使負(fù)荷開關(guān)立即聯(lián) 跳，防止缺相運(yùn)行。2終端用戶高壓室接線形式標(biāo)準(zhǔn)GB14285 -1993繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程規(guī)定，選擇配電變壓器的保護(hù)開關(guān)設(shè)備時(shí)，當(dāng)容量等于或大于 800kVA ,應(yīng)選用帶繼電保護(hù)裝置的斷路器。對于這個(gè)規(guī)定，可以理解為基于以下兩方面的需要：a）配電變壓器容量達(dá)到800kV

9、A及以上時(shí)，過去多數(shù)使用油浸變壓器，并配 備有瓦斯繼電器，使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合， 從而對變壓器進(jìn)行有效地 保護(hù)。b）對于裝置容量大于800kVA的用戶，因種種原因引起單相接地故障導(dǎo)致零 序保護(hù)動作，從而使斷路器跳閘，分隔故障，不至于引起主變電站的饋線斷路器 動作，影響其他用戶的正常供電。止匕外，標(biāo)準(zhǔn)還明確規(guī)定，即使單臺變壓器未達(dá)到此容量，但如果用戶的配電變 壓器的總?cè)萘窟_(dá)到800kVA時(shí)，亦要符合此要求。目前，多數(shù)用戶的高壓配電室的接線方案此所示，這是基本的結(jié)線方式，在此基礎(chǔ)上可以派生出一主一備進(jìn)線或雙進(jìn)線加母線分段等方式。從此可知，一般在A處裝設(shè)斷路器，在B處也裝設(shè)斷路器，這樣，視

10、繼電保護(hù)的配置情況，可以用 A或B達(dá)到GB14285 1993繼電保護(hù)和安全自動 裝置技術(shù)規(guī)程的兩個(gè)要求，在其中 1臺變壓器需要退出運(yùn)行時(shí)，操作 B處的 斷路器即可實(shí)現(xiàn)。根據(jù)有關(guān)的理論及現(xiàn)場試驗(yàn)，在 B處裝設(shè)熔斷器作為保護(hù)裝置更為合理、有效。筆者認(rèn)為，在采用此的接線方式時(shí)，在 B處應(yīng)當(dāng)裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器的組合，在 A處裝設(shè)斷路器，既達(dá)到GB14285 -1993繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的要求，而在 B處裝設(shè)熔斷器作為每臺變壓器 的相間短路保護(hù)，且利用負(fù)荷開關(guān)又可進(jìn)行每臺變壓器的投切操作，這樣，在 B 處裝設(shè)的就不是常用的開關(guān)柜而是環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開關(guān)柜，其造價(jià)較低，體積較小，能夠有效節(jié)省配電投資。止匕外，如果處理好負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)移電流以及與熔斷器交接電 流的選擇，也不排除在B處用每臺負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行對應(yīng)變壓器零序保護(hù)的可能性。3結(jié)束語10kV配電變壓器的保護(hù)配置主要有斷路器、負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)加熔斷器，綜合技術(shù)-