關于利用組合電器實現對10kV變壓器控制及保護功能的探討

杜新源 林啟輝

摘要：隨著電氣線路設計的整體優化和發展，組合電器在10kV變壓器控制以及保護中的應用也越來越普遍。然而，關于為何利用組合電器可以實現對10kV變壓器控制保護功能以及其發展前景如何，則是每個電網運行管理人員、特別是配網運行管理人員必須了解和掌握的問題。文章通過對10kV配電變壓器控制、保護功能要求和由組合電器構成的10kV變壓器控制保護功能原理分析，得出以上問題的正確答案。

關鍵詞：組合電器；10kV變壓器；保護功能

中圖分類號：TM595文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）18

在組合電器構成的10kV變壓器控制以及保護功能的具體研究上，針對保護元件斷路器加繼電器等一些控制系統的整體把握，并結合其具備的體積相對較小，結構很緊密、系統接線比較簡單、而且造價比較低等一些優勢，可以對組合電器在10kV變電站尤其是箱式變電站中給予廣泛的應用，并達到更好的控制和保護效果。

110kV配電變壓器控制、保護功能要求分析

1.110kV配電變壓器測量控制方式

對10kV配電變壓器的測量與控制方式，一般根據其容量的大小采取不同方式。目前，在有些地區，在容量處于100～315kVA并且供電方案確定為低壓計量的用戶都可以采用低壓計量柜方式來進行計量，對于一些容量在315kVA之上的用戶，也可以采用高量計量柜的方式來進行計量。低于315kVA的，可以通過采用跌落式熔斷器來實現整體保護，具體的應用辦法就是在變壓器的設置上，依據現場的條件選擇性的放置在桿上變臺或者落地的方式。在使用高量計量方式的應用上，可以結合高壓配電柜的選型來實現，主要是利用斷路器或者利用負荷開關，也就是熔斷器組合器來分別實現，通過整體優勢的比較，在目前普遍采用的一種方式，就是選用利用負荷開關，也就是熔斷器組合電器為主體，更好的實現保護功能，起到更好的作用。

1.210kV配電變壓器常見故障與保護功能要求

作為10kV配電變壓器，其常見故障一般有變壓器內部絕緣故障（分為單相和相間繞組故障）、變壓器后面低壓側故障或者變壓器長期過載燒壞。這些故障會使變壓器損壞造成系統運行事故，為防止這些故障對變壓器及系統運行帶來嚴重影響，國家GB50062-92規范中對10kV中小容量終端用戶配電變壓器的保護提出了基本要求。

2利用組合電器實現對10kV變壓器控制保護功能的原理分析

2.1組合電器及其特點

組合電器，就是將兩種或兩種以上的電器，按接線要求組成一個整體而各電器仍保持原性能的裝置。組合電器，按電壓高低可分為低壓組合電器及高壓組合電器。常見的低壓組合電器有熔斷式刀開關、電磁起動器、綜合起動器等。

從高壓組合電器的結構分類來看，可以分解為敞開式與全封閉式兩種，在正確理解兩種結構類型的具體操作性能基礎上，譬如，敞開式高壓組合電器，主要是以隔離開關或者斷路器為主，實現對電流互感器、電壓互感器等一些元件的組合構成；而全封閉式高壓組合電器，主要是將組成的各種元件的高壓帶點部位密封，并且密封在接地金屬的外殼之內，通過一些絕緣性能比較好的氣體、固體絕緣介質等，更好的依次組成一個完全的整體，主要元件包括有斷路器、隔離開關、母線、避雷器等等，并嚴格按照接線的要求，更好的發揮出組合電器的整體功能。

例如，在工業電力拖動自動控制系統的電動機支路中，只需使用一臺由接觸器、斷路器（或熔斷器）和過電流繼電器等組合而成的低壓電器，即具備遠距離控制電動機頻繁起動、停止及各種保護和控制的功能。在10kV配電變壓器回路中，只需使用一臺負荷開關和一組高壓熔斷器構成的組合電器，即具備對10kV配電變壓器控制保護功能。負荷開關-熔斷器組合電器在終端用戶中應用，不但可以更好的保護10kV配電變壓器不受到任何損傷，確保整個電力系統功能的安全運行，同時還能有效降低電力工程中的造價浪費，減少一些安全隱患或者事故發生，更好地提高用電客戶的滿意度。

2.2智能系統配置

智能箱變采用的智能型元器件應配置電源、接口器件、通信介質、控制設備（上位機、智能儀表等）以滿足智能化的要求。智能箱變為：采用Profibus-DP標準的、開放型的現場總線技術將具有通訊能力的元器件與之連接，從而實現主站通過總線對開關、電網的遠程測量、調節、控制、通訊；或采用智能控制儀對高低壓側進行本地或遠程的測量、調節、控制、通訊。

2.3組合開關電器取代高壓斷路器

組合開關電器具有很多的優勢，尤其是高壓負荷開關，也就是熔斷器組合器，通過高壓負荷開關來承擔電流以及各種正常工作電流的關合和開斷，同時還可以有效的分流出“轉移電流”的開斷，起到更好的效果。在組合電器的使用上，負荷開關帶有三個帶觸發器的熔斷器，在這三個觸發器的運行檢測下，如果發現一個觸發器動作，就會形成聯動效應，其余兩個觸發器也會自動分閘，在這樣的有機結合下，可以有效的實現對各種正常以及故障出現的操作保護，在特點的體現上就是結構簡單、制作方便、價格適當，能滿足當前的整體需要。因此，在選擇熔斷器的時候，可以充分考慮負荷開關與變壓器的參數問題，通過對參數的具體掌握，能更好地起到保護的效果。

高壓斷路器在具體的應用上，主要是通過切斷短路電流，并在整個過程中，經過繼電保護的動作時間，在三部分的時間掌握上，也就是分閘時間、燃弧時間、熄弧時間的具體應用，并且保持著三部分的時間約在三周波60ms以上，這樣，熔斷器就可以在10ms的時間之內有效的切斷各種短路故障的電流，并對故障區域的電流給予迅速的隔離，可以大大減少故障的持續時間和影響范圍，起到更好的保護作用。

在配電器容量的掌握上，具體范圍一般控制在1250kVA至1600kVA之間，因為變壓器的空載電流大約在額定電流的2kVa左右，一些比較大的變壓器空載電流較小。在采用斷路器時，在充分考慮其在空載變壓方面的效能，尤其是受到滅弧能力的影響，如果使用具有強大滅弧能力的斷路器，就會發生強制滅弧等現象，發生截流過電壓的現象，因此，在選擇負荷開關組合空載變壓器上，可以有效解決這些問題，不會纏上較高過壓電流，所以，從不同角度思考，選擇負荷開關，也就是熔斷器組合器，具有很好的效果，在某些方面還具有更大的優勢，在大大降低費用的同時，還能收到更好的保護效果。

3利用組合電器實現對10kV變壓器控制及保護功能應用與發展前景

3.1缺相運行的解決辦法

在組合電器對10kV變壓器控制及保護功能上，完全解決缺相運行的辦法就是，在熔斷器上裝有撞針，利用熔斷器熔斷時撞針撞擊高壓負荷開關脫扣器采用機械脫扣的方式，或者發出電信號啟動高壓負荷開關的分勵脫扣器采用電氣脫扣方式，使負荷開關同時分斷三相高壓電源的方法。此時負荷開關所分斷的電流為轉移電流，經過聯動裝置傳遞時間與負荷開關固有分斷時間的過渡過程，到負荷開關分斷熄弧時的電流，顯然轉移電流要比負荷電流大得多，這樣就構成了負荷開關熔斷器組合分斷故障電流全過程。

3.2智能化低壓配電系統的技術應用

低壓開關設備智能化裝置主要包括電能質量監測、開關控制及電動機控制等。智能化萬能式斷路器經現場總線與計算機系統連接實現開關保護定值設置、電參量測量與顯示、故障與維護信息管理等功能，可測量與顯示三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因素、電度量及報告故障類型、電動機運行維護信息等。由于漏電保護裝置的種類不同，可以采取不同的漏電保護方式，可以從漏電保護、選擇性漏電保護、漏電閉鎖等方式來加強漏電保護的運用，從原理的應用角度來看，可以采用附加直流電源漏電保護。

4總結

在組合電器對10kV變壓器控制及保護功能運用上，通過技術的綜合應用，尤其是結合智能操作系統的整體功能深化，圍繞對10kV中小容量終端用戶配電變壓器實現控制、保護功能、工作特性及應用中所存在的問題及解決方法進行深入的分析，更好地實現變電箱的整體功能，實現智能化的管理模式，并通過采用組合電器取代高壓斷路器，由高壓負荷開關實現分斷正常負荷電流，由熔斷器實現分斷短路電流，這樣就可大大簡化繼電保護裝置，降低設備造價，實現現代化的變壓器控制及保護，其發展前景不可低估。

參考文獻

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（責任編輯：文森）