10kV配電變壓器保護配置方式的合理選擇

曾新科 胡朝陽 劉中鋒

摘要：電力系統內部非常重要的一個設備是配電變壓器，配電變壓器性能的優劣直接影響著電力系統功能的發揮。因此，本文以10kv配電變壓器作為分析對象，分析10kv配電變壓器的常見保護裝置方式的重要性，以及探討10kv配電變壓器保護配置方案，為10kv配電變壓器保護配置發展提供一點參考作用。

關鍵詞：10kv;配電變壓器;保護配置

10kv配電變壓器是一種靜止電器，它是利用電磁感應定律變換和交流電流電壓，從而實現了電力能源傳輸。保障10kv配電變壓器平穩安全運行的是保護配置，保護配置可以根據實際情況進行選擇，如斷路器、熔斷器、負荷開關+熔斷器等多種方式可供選擇。每種選擇各有各的優勢，因此本文對10kv配電變壓器保護配置方式的合理配置進行了分析，選擇合理的保護配置對電力運行系統有著重大的影響。

一、10kv配電變壓器保護配置的必要性

配電變壓器的安全運行對整個電力系統工作的穩定性有著直接的影響，配電變壓器在電力系統中是非常重要的電氣設備之一。隨著電力系統容量的增大以及電壓等級的提高，也要求配電變壓器保護的安全性、可靠性、靈敏性、快速性不斷提高。為確保10kv高壓開關設備與10kv配電變壓器平穩運行，無論是在箱式變電站環網供電單元或者終端用戶高壓室接線等方式下出現10kv配電變壓器短路故障現象，保護裝置均需在短時間內準確切除故障。

隨著10kv電網規模的不斷發展，網絡架構結構日漸增多，電力系統運行控制和電力變壓器保護裝置也隨之不斷提高，這也給10kv配電變壓器保護裝置的發展帶來全新的挑戰。近年來，繼電保護動作率逐年上升，但根據全國10kV配電變壓器運作情況看，10kV配電變壓器保護動作率仍相對偏低，比同期線路保護仍具有一定差距。因此，探討10kV配電變壓器保護裝置方案就具有重大意義。

二、常見10kV配電變壓的保護配置方式

（一）斷路器

斷路器具有分斷次數多、保護性能好、開斷容量大的特點，是大容量10kV配電變壓器中應用頻率較高的短路保護開關。斷路器被大面積地應用于變壓器保護中，但其缺點是價格相對較高。斷路器包括控制室、滅弧室、導電主回路、絕緣子支撐件等幾個部分，它可以在電力正常運行情況下將線路接通切斷，并且在短路故障時將故障線路切斷。在斷路器配置時，一般為其配置相應的繼電保護系統裝置，繼電保護系統裝置能在被保護的10kV配電變壓器出現短路故障時，繼電保護系統會向斷路器發布跳閘指令，從而故障的10kV配電變壓器能及時從電力系統內部斷開，降低故障電流從而保護10kV配電變壓器及減輕對整個電力系統的影響。

（二）熔斷器

跌落式熔斷器（短路保護開關）是10kv 配電變壓器保護配置過程的常用類型，它具有突出的開斷點，可執行隔離開關功效，能為10kv 配電變壓器檢修工作提供一個安全作業的環境。熔斷器適用無腐蝕性氣體、環境空氣無導電粉塵及易燃易爆等環境，能應用于10kv 配電變壓器一次側保護配置中，具有操作便捷、經濟、戶外環境適應能力強等良好特點。但當被保護10kv 配電變壓器的額定電壓與熔斷器額定電壓不匹配，或者被10kv 配電變壓器三相短路容量超過熔斷器額定斷開容量上限時，熔斷器有可能會出現熔斷體熔斷時無法順利滅弧，從而造成熔管燒毀爆炸。

（三）負荷開關+熔斷器

負荷開關+熔斷器也稱高遮斷容量后備式限流熔斷器，具有結構簡單價格低廉等特點，主要適用于分合額定負荷電流并開斷短路電流，能夠在配電系統各種正常或故障運行模式下提供操作保護。

在負荷開關+熔斷器組合中，負荷開關與熔斷器兩者各司其職，負荷開關的作用是承擔正常負荷電流的開斷與關合，在負荷開關額定開斷電流范圍內將過載的電流進行切斷。而熔斷器主要的作用是配電電壓器高壓側短路保護與過載保護。兩者配合選擇，可以在10kv 配電變壓器無論正常運行還是故障運行階段操作提供保護措施，而且能降低保護配置造價。

三、10kv 配電變壓器保護配置方式的選擇與應用

（一）保護配置方式的選擇

從10kv 配電變壓器保護配置角度進行分析，斷路器比熔斷器、負荷開關+熔斷器的配置模式來說，價格較高，但斷路器的保護性能與操作性能都處于相對完善的狀態。熔斷器與斷路器的保護性能沒什么差距，且整體價格處于一個較低的水平，熔斷器的保護性能相對處于一個較弱的狀態且無法實現遠程遙控。在目前的生產工藝中，跌落式熔斷器的生產工藝較為粗糙，觸頭彈簧彈性不夠，熔體缺失熔管過長等問題經常出現，這些問題的出現導致了配電變壓器頻頻出現故障。負荷開關+熔斷器組合配置價格上比斷路器低，而且在斷開短路電流的同時，能起到與斷路器一樣的保護性能，其低廉的價格能降低資金費用的投入。

（二）負荷開關+熔斷器配置

負荷開關+熔斷器組合配置存在三相熔斷器熔體熔化具有時間差的問題，當某一相預先斷開，撞擊器動作，此時可能出現另外兩相熔斷器尚未熄弧開斷，進而促使負荷開關承擔故障電流切斷任務的情況發生。為防止三相熔斷器熔體熔化問題，應在其配置前檢驗它的轉移電流。

（三）低壓側負荷開關+熔斷器應用效益

低壓側負荷開關+熔斷器組合的優勢較多，一方面可以滿足10KV配電變壓器正常運行及故障運行時的操作要求，另一方面還可以降低10kv 配電變壓器的造價成本并對10kv 配電變壓器保護配置結構進行優化。相對比，斷路器雖然具有較高的開關性能，但是它造價成本昂貴且結構設計復雜，對參數整定的要求較為嚴格。熔斷器由于額定斷開容量較小，在被保護10kv配電變壓器的三相短路容量以下的下限值，容易出現在短路故障熔斷后出現熔體無法及時斷開斷路電流的問題。

結束語：

綜上所述，配電變壓器是電力系統內部非常重要的一個設備，配電變壓器性能的優劣直接影響著電力系統功能的發揮。10kv配電變壓器的保護配置主要有斷路器、熔斷器及負荷開關+熔斷器這三種。結合技術、經濟性能和運行管理的考慮，負荷開關+熔斷器的組合配置能有效保護配電變壓器，是10kV配電變壓器保護配置方式的合理選擇。

參考文獻

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