淺談配電變壓器保護(hù)配置方式的合理選擇

馮爽 崔中星 隗玉琦

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)變電裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，就必須實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)裝置的有效運(yùn)作。筆者在此針對(duì)配電系統(tǒng)變壓裝置保護(hù)機(jī)構(gòu)模式的恰當(dāng)選擇展開了深入的研討。并拿出了本人的幾項(xiàng)見解，以供業(yè)內(nèi)人士借鑒。

關(guān)鍵詞：10kV；配電系統(tǒng)；變壓裝置；負(fù)載切換；保護(hù)機(jī)構(gòu)

不管是在環(huán)型網(wǎng)供電機(jī)構(gòu)、箱型變電裝置或是終端客戶的高壓配電室的線路連接模式中，倘若配電系統(tǒng)的變壓裝置出現(xiàn)短路的異常情況時(shí)，其變電系統(tǒng)的保護(hù)性機(jī)構(gòu)可迅速穩(wěn)妥地消除異常問題，對(duì)完整保護(hù)10kV型高壓切換裝置及變壓控制機(jī)構(gòu)均具備相當(dāng)大的重要性。其控制裝置保護(hù)模式的設(shè)置通常包含兩類情況：其中一類方式是依靠斷路裝置；另一類即依靠負(fù)荷型切換裝置來提高遮斷負(fù)載的后置型限流熔斷機(jī)構(gòu)組合。此兩類配置模式在工藝和效益上均各有千秋，具有不同的長處。在此就這2種模式實(shí)施整體性的功能對(duì)照。

1 環(huán)網(wǎng)型輸電機(jī)構(gòu)線路連接模式

1.1 環(huán)網(wǎng)型供電機(jī)構(gòu)的構(gòu)成單元

環(huán)網(wǎng)型供電機(jī)構(gòu)是由不同形態(tài)的間隔方式組成，通常各自包括3項(xiàng)間隔，另外具有兩個(gè)環(huán)纜的兩端連接著間隔及1項(xiàng)變壓裝置回路型間隔方式。

1.2 環(huán)網(wǎng)型供電機(jī)構(gòu)的保護(hù)模式設(shè)置

在環(huán)纜式饋線及變壓裝置饋線之間隔部位都選取負(fù)載型切換裝置，一般是具備連通、阻斷及充當(dāng)?shù)鼐€功能的含有3個(gè)工位負(fù)載切換裝置。變壓裝置的饋線型間隔尚提升大遮斷負(fù)載后置型限流熔斷機(jī)構(gòu)來實(shí)施連鎖保護(hù)。長期工程實(shí)踐證明，此為一類簡便、穩(wěn)妥而且又是低成本性的配電模式。

1.3 環(huán)網(wǎng)型供電機(jī)構(gòu)保護(hù)系統(tǒng)的特征

負(fù)載型切換裝置可應(yīng)用在分合型額定式負(fù)載電流結(jié)構(gòu)中，擁有結(jié)構(gòu)簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，然而實(shí)現(xiàn)不了切斷短路型額外電流的目的。強(qiáng)遮斷負(fù)載后置型限流式熔斷機(jī)構(gòu)是屬于保護(hù)型機(jī)構(gòu)，能切換短路型電路電流，倘若把這兩項(xiàng)內(nèi)容緊密地融合到一起，能實(shí)現(xiàn)配電裝置中各類穩(wěn)定和異常狀態(tài)下操作功能保護(hù)的需求。斷路裝置數(shù)據(jù)的擬定及其操控結(jié)構(gòu)的加工制作都是嚴(yán)格依照工程規(guī)范要求實(shí)施，同時(shí)具備操控及保護(hù)兩類效能，因此它本身的結(jié)構(gòu)比較繁雜，制作成本高昂，大批的運(yùn)用不可取。環(huán)網(wǎng)型控制柜中大批采用負(fù)載型切換裝置提升遮斷載荷后置型熔斷部件及組合機(jī)構(gòu)，將對(duì)電器裝置彼此不一致的操控及連鎖保護(hù)效能各自依托兩類簡潔、低成本的部件來具體完成，也就是依托負(fù)載切換裝置來實(shí)現(xiàn)大批量的負(fù)載調(diào)配操控過程。

1.4 負(fù)載切換增設(shè)遮斷功率后備型熔斷機(jī)構(gòu)組合的優(yōu)點(diǎn)

選取負(fù)載切換增設(shè)遮斷功率熔斷機(jī)構(gòu)組合，具備下述特點(diǎn)：

（1）切換空載型變壓裝置的效能佳。環(huán)網(wǎng)型控制柜的負(fù)載類型，其中絕大多數(shù)是配電型變壓裝置，通常額定功率為不高1255kW，很少時(shí)候可達(dá)到1600kW，配電系統(tǒng)變壓裝置的空載型電流通常設(shè)置為其本身額定式電流的0.02倍上下，越是偏大的配電系統(tǒng)其變壓裝置的空載式電流數(shù)值越小。環(huán)網(wǎng)型控制柜切換空載變壓裝置在小幅度電流控制時(shí)，其可表現(xiàn)出很佳的性能，不致于出現(xiàn)很高的過電壓額度。

（2）完整保護(hù)各類配電系統(tǒng)的變壓控制裝置，尤其是對(duì)于那些油浸式變壓裝置而言，選取負(fù)載切換增設(shè)遮斷功率后置型限流熔斷機(jī)構(gòu)較選取斷路型機(jī)構(gòu)更加具備高效性，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)生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會(huì)占據(jù)原屬于油的空間，油會(huì)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。

（3）從繼電保護(hù)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?yàn)榄h(huán)網(wǎng)配電的首端斷路器（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。

（4）高遮斷容量后備式限流熔斷器可對(duì)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2～3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)。必定使其他電器如電纜、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)。

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)GBT14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)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(duì)于這個(gè)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(dá)到800kVA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(duì)變壓器進(jìn)行有效地保護(hù)。

（2）對(duì)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(dòng)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(dòng)作，其他用戶的正常供電。

3 結(jié)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)-性能和運(yùn)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(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護(hù)配置，既可提供額定負(fù)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(hù)配電變壓器。

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（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司）