10kV配电干式变压器保护配置的合理选择
摘要：10kV配电干式变压器的保护配置主要包括断路器、负荷开关或负荷开关加熔断器等。负荷开关投资小，但不能断短路电流，很少使用；断路器技术性能好，但设备投资高，使用复杂，广泛应用不现实；负荷开关和熔断器组合的保护配置不仅可以避免使用操作复杂、价格昂贵的断路器，而且可以满足实际运行的需要。这种配置可以作为配电干式变压器的一种保护方式，值得大力推广。因此，采用断路器、负荷开关和熔断器组合的保护配置方式，对10 kV环网供电单元和较终用户10 kV配电干式变压器进行技术经济比较，供供配电网设计和运行管理部门参考。关键词：10 kV配电干式变压器断路器负荷开关熔断器保护配置对保护10kV高压开关柜和干式变压器非常重要，无论是环网供电单元、箱式变电站还是终端用户的高压间接线方式，如配电干式变压器短路故障。保护方式一般有两种：一种是使用断路器；另一种是备用限流熔断器组合，它使用负载开关来增加中断能力。这两种配置方式在技术和经济上各有利弊。以下是对这两种方法的综合比较分析。1.1环网供电单元连接形式环网供电单元(RMU)由区间组成，一般至少有三个区间，包括两个环电缆接入区间和一个干式变压器回路区间。http://tede.cn 1.2环网信息来源：环网电缆馈线与干式变压器馈线之间采用负荷开关，负荷开关通常为三工位负荷开关，具有通断和接地功能。干式变压器的馈线间距还增加了具有高中断能力的后备限流熔断器，以提供保护。实际运行证明，这是一种简单、可靠、经济的配电方式。 1.3环网负荷开关中供电单元保护配置特点用于接通和断开额定负荷电流，具有结构简单、价格低廉的特点，但不能分断短路电流。高分断能力的后备限流熔断器是一种保护元件，可以分断短路电流。如果两者有机结合，可以满足配电系统各种正常和故障运行方式下的运行保护要求。断路器参数的确定及其结构的设计制造严格按照标准要求，具有操作和保护两种功能，因此其结构复杂，成本昂贵，大量使用不现实。环网柜广泛采用带负荷开关和高分断能力的后备熔断器组合装置。对电器的不同操作和保护功能是通过两个简单廉价的部件来实现的，即利用负载开关完成大量的负载分合闸操作，而利用高分断能力的后备限流熔断器来保护很少发生短路的设备，可以很好的解决问题。既可以避免使用操作复杂、价格昂贵的断路器，又能满足实际运行的需要。表1列出了三种保护配置模式的技术经济比较。10 kV配电干式变压器保护配置方式的合理选择由此可见：信息源：http://tede.cn a)断路器具有全部保护功能和操作功能，但价格昂贵；b)负荷开关和断路器性能基本相同，但不能分断短路电流；c)后备限流熔断器与负荷开关相结合，提高分断能力，可分断短路电流，部分熔断器分断能力高于断路器。因此，后备限流熔断器与负荷开关相结合提高开断能力并不比断路器差， #p#分页标题#e#
环网柜的负荷类型多为配电干式变压器，一般容量不超过1 250千伏安，很少达到1 600千伏安。配电干式变压器空载电流一般为额定电流的2%左右，而较大的配电干式变压器空载电流相对较小。环网柜在小电流空载干式变压器开关机时，性能良好，不会产生高过电压。b)为了有效保护配电干式变压器，特别是油浸式干式变压器，使用负荷开关增加遮断容量和后备限流熔断器比断路器更有效，有时后者甚至不能起到有效的保护作用。相关数据表明，油浸干式变压器发生短路故障时，油气化形成的电弧和气泡引起的压力升高会占据原本属于油的空间，油将压力传递给干式变压器的油箱。随着短路状态的持续，压力会进一步上升，导致油箱变形开裂。为了不损坏油箱，必须在20 ms内排除故障，如果使用断路器，由于继电保护加上自身动作时间和灭弧时间，其全通断时间一般不小于60 ms，不能有效保护干式变压器。高分断能力的后备限流熔断器具有速断功能，并具有限流功能，可切断故障，将短路电流限制在10 ms以内，可有效保护干式变压器。因此，应使用高中断能力的备用限流熔断器代替断路器来保护电器。即使负载是干式变压器，由于快速熔断保护，较好使用断路器。c)在继电保护配合方面，在大多数情况下，环网柜中不需要使用断路器，因为环网配电网的先端断路器(即110 kV或220 kV变电站的10 kV馈线断路器)的保护整定一般如下：速断保护时间为0 s，过流保护时间为0.5 s，零序保护时间为0.5 s.如果在环网柜中使用断路器，即使整定时间为0 s，也很难保证环网柜中的断路器而不是上级断路器先动作，因为断路器的固有动作时间是分散的。d)具有高分断能力的后备限流熔断器可以为后面连接的设备提供保护，如电流互感器、电缆等。高分断能力后备限流熔断器的保护范围可以从较小熔断电流(通常为熔断器额定电流的2 ~ 3倍)到较大分断能力。限流熔断器的电流-时间特性一般是一条陡峭的反时间曲线，短路后可在短时间内熔断。如果断路器用于保护。必须使电缆和电流等其他电器相互
感器、干式变压器套管等元件的热稳定要求大幅度提高，加大了电器设备的造价，增大工程费用。 在这里，有必要指出在采用负荷开关加高遮断容量后备式熔断器组合时，两者之间要很好地配合，当熔断器非三相熔断时，熔断器的撞针要使负荷开关立即联跳，防止缺相运行。 2终端用户高压室接线形式 标准GB 14285—1993《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，选择配电干式变压器的保护开关设备时，当容量等于或大于800 kVA，应选用带继电保护装置的断路器。对于这个规定，可以理解为基于以下两方面的需要： a) 配电干式变压器容量达到800 kVA及以上时，过去多数使用油浸干式变压器，并配备有瓦斯继电器，使用断路器可与瓦斯继电器相配合，从而对干式变压器进行有效地保护。 b) 对于装置容量大于800 kVA的用户，因种种原因引起单相接地故障导致零序保护动作，从而使断路器跳闸，分隔故障，不至于引起主变电站的馈线断路器动作，影响其他用户的正常供电。#p#分页标题#e#此外，标准还明确规定，即使单台干式变压器未达到此容量，但如果用户的配电干式变压器的总容量达到800 kVA时，亦要符合此要求。 目前，多数用户的高压配电室的接线方案此所示，这是基本的结线方式，在此基础上可以派生出一主一备进线或双进线加母线分段等方式。 从此可知，一般在A处装设断路器，在B处也装设断路器，这样，视继电保护的配置情况，可以用A或B达到GB 14285—1993《继电保护和安全自动装置技术规程》的两个要求，在其中1台干式变压器需要退出运行时，操作B处的断路器即可实现。 根据有关的理论及现场试验，在B处装设熔断器作为保护装置更为合理、有效。笔者认为，在采用此的接线方式时，在B处应当装设负荷开关加高遮断容量后备式熔断器的组合，在A处装设断路器，既达到GB 14285—1993《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，而在B处装设熔断器作为每台干式变压器的相间短路保护，且利用负荷开关又可进行每台干式变压器的投切操作，这样，在B处装设的就不是常用的开关柜而是环网负荷开关柜，其造价较低，体积较小，能够有效节省配电投资。此外，如果处理好负荷开关转移电流以及与熔断器交接电流的选择，也不排除在B处用每台负荷开关进行对应干式变压器零序保护的可能性。
3结束语 10 kV配电干式变压器的保护配置主要有断路器、负荷开关或负荷开关加熔断器，综合技术-经济性能和运行管理因素，无论在10 kV环网供电单元还是在终端用户高压配电单元中，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载干式变压器的性能，能有效保护配电干式变压器，为此，推荐采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的配置作为配电干式变压器保护的保护方式。 参考文献 ［1］贺家礼，宋从矩.电力系统继电保护原理［M］. 北京：水利电力出版社，1991. ［2］夏道之，于永源，杨绮雯. 电力系统分析［M］. 北京：水利电力出版社，1995. ［3］GB 14285—1993，继电保护和安全自动装置技术规程
