關(guān)于變壓器保護配置方式分析

　　摘要：高壓配電變壓器的保護配置主要有斷路器、負荷開關(guān)或負荷開關(guān)加熔斷器等。負荷開關(guān)投資少，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；負荷開關(guān)加熔斷器組合的保護配置方式，既可避免采用操作復(fù)雜、價格昂貴的斷路器，彌補負荷開關(guān)不能開斷短路電流的缺點，又可滿足實際運行的需要，該配置可作為配電變壓器的保護方式，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、負荷開關(guān)加熔斷器組合的保護配置方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，供配電網(wǎng)的設(shè)計和運行管理部門參考。
　　關(guān)鍵詞：配電變壓器；保護配置
　　
　　分析保護方式的配置一般有兩種：一種利用斷路器；另一種則利用負荷開關(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)濟上各有優(yōu)缺點，以下對這兩種方式進行綜合比較分析。
　　
　　一、單元接線形式分析
　　
　　（一）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個間隔，包括2個環(huán)纜進出間隔和1個變壓器回路間隔。
　　
　　（二）環(huán)網(wǎng)供電單元保護方式的配置
　　環(huán)纜饋線與變壓器饋線間隔均采用負荷開關(guān)，通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關(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。
　　
　　（三）環(huán)網(wǎng)供電單元保護配置的特點
　　負荷開關(guān)用于分合額定負荷電流，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等特點，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元件，可開斷短路電流，如將兩者有機地結(jié)合起來，可滿足配電系統(tǒng)各種正常和故障運行方式下操作保護的要求。斷路器參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造均嚴格按標準要求進行，兼具操作和保護兩種功能，所以其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，大量使用不現(xiàn)實。環(huán)網(wǎng)柜中大量使用負荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合裝置，把對電器不盡相同的操作與保護功能分別由兩種簡單、便宜的元件來實現(xiàn)，即用負荷開關(guān)來完成大量發(fā)生的負荷合分操作，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)備起保護作用，很好地解決問題，既可避免使用操作復(fù)雜、價格昂貴的斷路器，又可滿足實際運行的需要。
　　10kV配電變壓器保護配置方式的合理選擇：
　　（1）斷路器具備所有保護功能與操作功能，但價格昂貴；
　　（2）負荷開關(guān)與斷路器性能基本相同，但它不能開斷短路電流；
　　（3）負荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合，可斷開短路電流，部分熔斷器的分斷容量比斷路器還高。
　　
　　（四）負荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優(yōu)點
　　采用負荷開關(guān)加高遮容量熔斷器組合，具有如下優(yōu)點：
　　（1）開合空載變壓器的性能好。
　　（2）有效保護配電變壓器，特別是對于油浸變壓器，采用負荷開關(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，有時后者甚至并不能起到有效的保護作用。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電器，即便負荷為干式變壓器，因熔斷器保護動作快，也比用斷路器好。
　　（3）從繼電保護的配合來講，在大多數(shù)情況下，也沒有必要在環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，這是因為環(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）的保護設(shè)置一般為：速斷保護的時間為0s，過流保護的時間為0.5s，零序保護的時間為0.5s。若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定時間為0s動作，由于斷路器固有動作時間分散，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。
　　（4）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。高遮斷容量后備式限流熔斷器的保護范圍可在最小熔化電流（通常為熔斷器額定電流的2～3倍）到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流——時間特性，一般為陡峭的反時限曲線，短路發(fā)生后，可在很短的時間內(nèi)熔斷，切除故障。如果采用斷路器作保護。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，增大工程費用。
　　
　　二、高壓室接線形式研究
　　
　　標準GB14285—1993《繼電保護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開關(guān)設(shè)備時，當容量等于或大于800kVA，應(yīng)選用帶繼電保護裝置的斷路器。對于這個規(guī)定，可以理解為基于以下兩方面的需要：
　　（1）配電變壓器容量達到800kVA及以上時，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，從而對變壓器進行有效地保護。
　　（2）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。
　　此外，標準還明確規(guī)定，即使單臺變壓器未達到此容量，但如果用戶的配電變壓器的總?cè)萘窟_到800kVA時，亦要符合此要求。
　　
　　三、結(jié)束語
　　
　　高壓配電變壓器的保護配置主要有斷路器、負荷開關(guān)或負荷開關(guān)加熔斷器，綜合技術(shù)-經(jīng)濟性能和運行管理因素，無論在10kV環(huán)網(wǎng)供電單元還是在終端用戶高壓配電單元中，采用負荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，既可提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性能，能有效保護配電變壓器。
　　（作者單位：七煤集團電力總公司）