10kV配電干式變壓器保護配置的合理選擇

摘要：10kV配電干式變壓器的保護配置主要包括斷路器、負荷開(kāi)關(guān)或負荷開(kāi)關(guān)加熔斷器等。負荷開(kāi)關(guān)投資小，但不能斷短路電流，很少使用；斷路器技術(shù)性能好，但設備投資高，使用復雜，廣泛應用不現實(shí)；負荷開(kāi)關(guān)和熔斷器組合的保護配置不僅可以避免使用操作復雜、價(jià)格昂貴的斷路器，而且可以滿(mǎn)足實(shí)際運行的需要。這種配置可以作為配電干式變壓器的一種保護方式，值得大力推廣。因此，采用斷路器、負荷開(kāi)關(guān)和熔斷器組合的保護配置方式，對10 kV環(huán)網(wǎng)供電單元和較終用戶(hù)10 kV配電干式變壓器進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，供供配電網(wǎng)設計和運行管理部門(mén)參考。關(guān)鍵詞：10 kV配電干式變壓器斷路器負荷開(kāi)關(guān)熔斷器保護配置對保護10kV高壓開(kāi)關(guān)柜和干式變壓器非常重要，無(wú)論是環(huán)網(wǎng)供電單元、箱式變電站還是終端用戶(hù)的高壓間接線(xiàn)方式，如配電干式變壓器短路故障。保護方式一般有兩種：一種是使用斷路器；另一種是備用限流熔斷器組合，它使用負載開(kāi)關(guān)來(lái)增加中斷能力。這兩種配置方式在技術(shù)和經(jīng)濟上各有利弊。以下是對這兩種方法的綜合比較分析。1.1環(huán)網(wǎng)供電單元連接形式環(huán)網(wǎng)供電單元(RMU)由區間組成，一般至少有三個(gè)區間，包括兩個(gè)環(huán)電纜接入區間和一個(gè)干式變壓器回路區間。http://tede.cn 1.2環(huán)網(wǎng)信息來(lái)源：環(huán)網(wǎng)電纜饋線(xiàn)與干式變壓器饋線(xiàn)之間采用負荷開(kāi)關(guān)，負荷開(kāi)關(guān)通常為三工位負荷開(kāi)關(guān)，具有通斷和接地功能。干式變壓器的饋線(xiàn)間距還增加了具有高中斷能力的后備限流熔斷器，以提供保護。實(shí)際運行證明，這是一種簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟的配電方式。 1.3環(huán)網(wǎng)負荷開(kāi)關(guān)中供電單元保護配置特點(diǎn)用于接通和斷開(kāi)額定負荷電流，具有結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，但不能分斷短路電流。高分斷能力的后備限流熔斷器是一種保護元件，可以分斷短路電流。如果兩者有機結合，可以滿(mǎn)足配電系統各種正常和故障運行方式下的運行保護要求。斷路器參數的確定及其結構的設計制造嚴格按照標準要求，具有操作和保護兩種功能，因此其結構復雜，成本昂貴，大量使用不現實(shí)。環(huán)網(wǎng)柜廣泛采用帶負荷開(kāi)關(guān)和高分斷能力的后備熔斷器組合裝置。對電器的不同操作和保護功能是通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單廉價(jià)的部件來(lái)實(shí)現的，即利用負載開(kāi)關(guān)完成大量的負載分合閘操作，而利用高分斷能力的后備限流熔斷器來(lái)保護很少發(fā)生短路的設備，可以很好的解決問(wèn)題。既可以避免使用操作復雜、價(jià)格昂貴的斷路器，又能滿(mǎn)足實(shí)際運行的需要。表1列出了三種保護配置模式的技術(shù)經(jīng)濟比較。10 kV配電干式變壓器保護配置方式的合理選擇由此可見(jiàn)：信息源：http://tede.cn a)斷路器具有全部保護功能和操作功能，但價(jià)格昂貴；b)負荷開(kāi)關(guān)和斷路器性能基本相同，但不能分斷短路電流；c)后備限流熔斷器與負荷開(kāi)關(guān)相結合，提高分斷能力，可分斷短路電流，部分熔斷器分斷能力高于斷路器。因此，后備限流熔斷器與負荷開(kāi)關(guān)相結合提高開(kāi)斷能力并不比斷路器差， #p#分頁(yè)標題#e#

環(huán)網(wǎng)柜的負荷類(lèi)型多為配電干式變壓器，一般容量不超過(guò)1 250千伏安，很少達到1 600千伏安。配電干式變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右，而較大的配電干式變壓器空載電流相對較小。環(huán)網(wǎng)柜在小電流空載干式變壓器開(kāi)關(guān)機時(shí)，性能良好，不會(huì )產(chǎn)生高過(guò)電壓。b)為了有效保護配電干式變壓器，特別是油浸式干式變壓器，使用負荷開(kāi)關(guān)增加遮斷容量和后備限流熔斷器比斷路器更有效，有時(shí)后者甚至不能起到有效的保護作用。相關(guān)數據表明，油浸干式變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，油氣化形成的電弧和氣泡引起的壓力升高會(huì )占據原本屬于油的空間，油將壓力傳遞給干式變壓器的油箱。隨著(zhù)短路狀態(tài)的持續，壓力會(huì )進(jìn)一步上升，導致油箱變形開(kāi)裂。為了不損壞油箱，必須在20 ms內排除故障，如果使用斷路器，由于繼電保護加上自身動(dòng)作時(shí)間和滅弧時(shí)間，其全通斷時(shí)間一般不小于60 ms，不能有效保護干式變壓器。高分斷能力的后備限流熔斷器具有速斷功能，并具有限流功能，可切斷故障，將短路電流限制在10 ms以?xún)?，可有效保護干式變壓器。因此，應使用高中斷能力的備用限流熔斷器代替斷路器來(lái)保護電器。即使負載是干式變壓器，由于快速熔斷保護，較好使用斷路器。c)在繼電保護配合方面，在大多數情況下，環(huán)網(wǎng)柜中不需要使用斷路器，因為環(huán)網(wǎng)配電網(wǎng)的先端斷路器(即110 kV或220 kV變電站的10 kV饋線(xiàn)斷路器)的保護整定一般如下：速斷保護時(shí)間為0 s，過(guò)流保護時(shí)間為0.5 s，零序保護時(shí)間為0.5 s.如果在環(huán)網(wǎng)柜中使用斷路器，即使整定時(shí)間為0 s，也很難保證環(huán)網(wǎng)柜中的斷路器而不是上級斷路器先動(dòng)作，因為斷路器的固有動(dòng)作時(shí)間是分散的。d)具有高分斷能力的后備限流熔斷器可以為后面連接的設備提供保護，如電流互感器、電纜等。高分斷能力后備限流熔斷器的保護范圍可以從較小熔斷電流(通常為熔斷器額定電流的2 ~ 3倍)到較大分斷能力。限流熔斷器的電流-時(shí)間特性一般是一條陡峭的反時(shí)間曲線(xiàn)，短路后可在短時(shí)間內熔斷。如果斷路器用于保護。必須使電纜和電流等其他電器相互

感器、干式變壓器套管等元件的熱穩定要求大幅度提高，加大了電器設備的造價(jià)，增大工程費用。 在這里，有必要指出在采用負荷開(kāi)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，當熔斷器非三相熔斷時(shí)，熔斷器的撞針要使負荷開(kāi)關(guān)立即聯(lián)跳，防止缺相運行。 2終端用戶(hù)高壓室接線(xiàn)形式 標準GB 14285—1993《繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程》規定，選擇配電干式變壓器的保護開(kāi)關(guān)設備時(shí)，當容量等于或大于800 kVA，應選用帶繼電保護裝置的斷路器。對于這個(gè)規定，可以理解為基于以下兩方面的需要： a) 配電干式變壓器容量達到800 kVA及以上時(shí)，過(guò)去多數使用油浸干式變壓器，并配備有瓦斯繼電器，使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合，從而對干式變壓器進(jìn)行有效地保護。 b) 對于裝置容量大于800 kVA的用戶(hù)，因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動(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(xiàn)斷路器動(dòng)作，影響其他用戶(hù)的正常供電。#p#分頁(yè)標題#e#

  此外，標準還明確規定，即使單臺干式變壓器未達到此容量，但如果用戶(hù)的配電干式變壓器的總容量達到800 kVA時(shí)，亦要符合此要求。 目前，多數用戶(hù)的高壓配電室的接線(xiàn)方案此所示，這是基本的結線(xiàn)方式，在此基礎上可以派生出一主一備進(jìn)線(xiàn)或雙進(jìn)線(xiàn)加母線(xiàn)分段等方式。 從此可知，一般在A(yíng)處裝設斷路器，在B處也裝設斷路器，這樣，視繼電保護的配置情況，可以用A或B達到GB 14285—1993《繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程》的兩個(gè)要求，在其中1臺干式變壓器需要退出運行時(shí)，操作B處的斷路器即可實(shí)現。 根據有關(guān)的理論及現場(chǎng)試驗，在B處裝設熔斷器作為保護裝置更為合理、有效。筆者認為，在采用此的接線(xiàn)方式時(shí)，在B處應當裝設負荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器的組合，在A(yíng)處裝設斷路器，既達到GB 14285—1993《繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程》的要求，而在B處裝設熔斷器作為每臺干式變壓器的相間短路保護，且利用負荷開(kāi)關(guān)又可進(jìn)行每臺干式變壓器的投切操作，這樣，在B處裝設的就不是常用的開(kāi)關(guān)柜而是環(huán)網(wǎng)負荷開(kāi)關(guān)柜，其造價(jià)較低，體積較小，能夠有效節省配電投資。此外，如果處理好負荷開(kāi)關(guān)轉移電流以及與熔斷器交接電流的選擇，也不排除在B處用每臺負荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行對應干式變壓器零序保護的可能性。

3結束語(yǔ) 10 kV配電干式變壓器的保護配置主要有斷路器、負荷開(kāi)關(guān)或負荷開(kāi)關(guān)加熔斷器，綜合技術(shù)-經(jīng)濟性能和運行管理因素，無(wú)論在10 kV環(huán)網(wǎng)供電單元還是在終端用戶(hù)高壓配電單元中，采用負荷開(kāi)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(kāi)短路電流，并具備開(kāi)合空載干式變壓器的性能，能有效保護配電干式變壓器，為此，推薦采用負荷開(kāi)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干式變壓器保護的保護方式。  參考文獻 ［1］賀家禮，宋從矩.電力系統繼電保護原理［M］. 北京：水利電力出版社，1991. ［2］夏道之，于永源，楊綺雯. 電力系統分析［M］. 北京：水利電力出版社，1995. ［3］GB 14285—1993，繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程