配電變壓器保護(hù)探討

童平勝

摘 要：電力在我國(guó)的能源構(gòu)成中占有十分重要的比例，對(duì)于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著是否重要的作用，是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚馁Y源。這就需要確保供電的穩(wěn)定。在配電系統(tǒng)中變壓器的應(yīng)用必不可少，是整個(gè)配電系統(tǒng)的重要組成部分。本文就配電變壓器保護(hù)優(yōu)化裝置進(jìn)行探討，提出了合理的保護(hù)方案，以此來(lái)提高配電變壓器保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；故障；解決措施

變壓器是配電網(wǎng)的主要設(shè)備，應(yīng)用面廣量大，其安全運(yùn)行直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。目前，配電變壓器保護(hù)配置方面還存在許多問題，其中配電變壓器與保護(hù)不匹配或存在動(dòng)作死區(qū)，造成越級(jí)跳閘、拒動(dòng)導(dǎo)致的事故相當(dāng)多，因此，加強(qiáng)配電變壓器保護(hù)優(yōu)化配置，合理選擇保護(hù)方案，可以提高配電變壓器保護(hù)動(dòng)作可靠性。

1.在環(huán)網(wǎng)供電單元時(shí)的情況

1.1環(huán)網(wǎng)供電單元的接線形式

環(huán)網(wǎng)供電單元由間隔組成，一般至少有3個(gè)間隔，包括2個(gè)環(huán)纜進(jìn)出間隔和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(lái)提供保護(hù)。實(shí)際運(yùn)行證明，這是一種簡(jiǎn)單、可靠而又經(jīng)濟(jì)的配電方式。

1.2環(huán)網(wǎng)供電單元保護(hù)配置的比較

負(fù)荷開關(guān)用于分合額定負(fù)荷電流，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，但不能開斷短路電流，增加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，將兩者結(jié)合起來(lái)，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。斷路器兼具操作和保護(hù)兩種功能，但其結(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)加熔斷器組合裝置，把操作與保護(hù)功能分別由兩種簡(jiǎn)單、便宜的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，即用負(fù)荷開關(guān)來(lái)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(duì)極少發(fā)生短路的設(shè)備起保護(hù)作用，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。

綜上所述可以看出：斷路器具備所有保護(hù)功能與操作功能，但價(jià)格昂貴。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。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比斷路器效果差，可費(fèi)用卻可以大大降低。

2.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)

2.1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，一般容量不大于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，環(huán)網(wǎng)柜開合空載變壓器小電流時(shí)，性能良好，不會(huì)產(chǎn)生較高過電壓。

2.2有效保護(hù)配電變壓器

特別是對(duì)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。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)油箱的空間，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(dòng)作時(shí)間和熄弧時(shí)間，其全開斷時(shí)間一般不會(huì)少于60ms，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，且具有限流作用，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。

2.3沒有必要在環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器

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)置速斷保護(hù)的時(shí)間為0s，若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定時(shí)間0s，由于斷路器固有動(dòng)作時(shí)間分散，也很難保證是環(huán)網(wǎng)柜中的斷路器而不是上一級(jí)斷路器首先動(dòng)作。

2.4高遮斷容量后備式限流熔斷器可對(duì)其后所接設(shè)備

熔斷器的保護(hù)范圍在最小熔化電流（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)，將使其它電器如電纜、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。

3.終端用戶高壓室時(shí)的情況

GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中規(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：一方面配電變壓器容量達(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)；另一方面對(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，不至于引起主變電站的饋線斷路器動(dòng)作，影響其他用戶的正常供電。此外，標(biāo)準(zhǔn)還明確規(guī)定，即使單臺(tái)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。標(biāo)準(zhǔn)GB 14285—1993《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800 kVA，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，影響其他用戶的正常供電。

此外，標(biāo)準(zhǔn)還明確規(guī)定，即使單臺(tái)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。

4.結(jié)束語(yǔ)

10 kV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)-經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)行管理因素，無(wú)論在10 kV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，為此，推薦采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的配置作為配電變壓器保護(hù)的保護(hù)方式。

參考文獻(xiàn)：

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