【摘要】10kV配電變壓器的保護(hù)配置主要有斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)或負(fù)荷開(kāi)關(guān)加熔斷器等。本文對(duì)10kV環(huán)網(wǎng)供電單元和終端用戶10kV配電變壓器采用斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)加熔斷器組合的保護(hù)配置方式進(jìn)行技術(shù)-經(jīng)濟(jì)比較,供配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理部門參考。
　　【關(guān)鍵詞】10kV配電變壓器，保護(hù)配置，斷路器，負(fù)荷開(kāi)關(guān)，熔斷器
　　無(wú)論是在環(huán)網(wǎng)供電單元、箱式變電站或是終端用戶的高壓室結(jié)線方式中,如配電變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)配置能快速可靠地切除故障，對(duì)保護(hù)10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和變壓器都非常重要。保護(hù)方式的配置一般有兩種：一種利用斷路器；另一種則利用負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量的后備式限流熔斷器組合。這兩種配置方式在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上各有優(yōu)缺點(diǎn)，以下對(duì)這兩種方式進(jìn)行綜合比較分析。
　　1環(huán)網(wǎng)供電單元接線形式
　　?1.1環(huán)網(wǎng)供電單元的組成
　　環(huán)網(wǎng)供電單元(RMU)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，即環(huán)纜進(jìn)線一負(fù)荷開(kāi)關(guān)，環(huán)纜出線一負(fù)荷開(kāi)關(guān)和配電變壓器前一負(fù)荷開(kāi)關(guān)配熔斷器。
　　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(kāi)關(guān),通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負(fù)荷開(kāi)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。
　　1.3環(huán)網(wǎng)供電單元保護(hù)配置的特點(diǎn)
　　負(fù)荷開(kāi)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(kāi)斷短路電流，高遮斷容量后備式限流熔斷器為保護(hù)元件,可開(kāi)斷短路電流，如將兩者有機(jī)地結(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。斷路器參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造均嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，兼具操作和保護(hù)兩種功能，所以其結(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(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合裝置，把對(duì)電器不盡相同的操作與保護(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(kāi)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，很好地解決問(wèn)題，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。
　　對(duì)比斷路器、符合開(kāi)關(guān)和負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器三種裝置的是否具有以下九種功能：①可承載額度電流②可接通額度電流③可開(kāi)斷額度電流④可關(guān)合短路電流⑤可開(kāi)斷短路電流⑥可開(kāi)斷變壓器電流⑦可開(kāi)斷電纜電流⑧可開(kāi)斷接地電流⑨可經(jīng)受短路電流�？砂l(fā)現(xiàn)斷路器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器兩種裝置的功能是一樣的，都具有，而負(fù)荷開(kāi)關(guān)不能可開(kāi)斷短路電流。斷路器、符合開(kāi)關(guān)和負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器三者的重量比為1：0.25：0.3；開(kāi)斷容量比為1：0.5：1；價(jià)格比為1：0.15：0.2。
　　通過(guò)3種保護(hù)配置方式的技術(shù)-經(jīng)濟(jì)比較，可以看出：
　　a)斷路器具備所有保護(hù)功能與操作功能，但價(jià)格昂貴；
　　b)負(fù)荷開(kāi)關(guān)與斷路器性能基本相同，但它不能開(kāi)斷短路電流；
　　c)負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合，可斷開(kāi)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(kāi)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。
　　1.4負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優(yōu)點(diǎn)
　　采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮容量熔斷器組合，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　a)開(kāi)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，較大的配電變壓器空載電流較小。環(huán)網(wǎng)柜開(kāi)合空載變壓器小電流時(shí)，性能良好，不會(huì)產(chǎn)生較高過(guò)電壓。
　　b)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(kāi)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。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(kāi)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(kāi)斷時(shí)間一般不會(huì)少于60ms，這就不能有效地保護(hù)變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能，加上其具有限流作用，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。因此，應(yīng)采用高遮斷容量后備式限流熔斷器而盡量不用斷路器來(lái)保護(hù)電器，即便負(fù)荷為干式變壓器，因熔斷器保護(hù)動(dòng)作快，也比用斷路器好。
　　c)從繼電保護(hù)的配合來(lái)講，在大多數(shù)情況下，也沒(méi)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)置一般為：速斷保護(hù)的時(shí)間為0s，過(guò)流保護(hù)的時(shí)間為0.5s，零序保護(hù)的時(shí)間為0.5s。若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定時(shí)間為0s動(dòng)作，由于斷路器固有動(dòng)作時(shí)間分散，也很難保證環(huán)網(wǎng)柜中的斷路器而不是上一級(jí)斷路器首先動(dòng)作。
　　d)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(kāi)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(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(dāng)熔斷器非三相熔斷時(shí)，熔斷器的撞針要使負(fù)荷開(kāi)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)GB14285—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(kāi)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。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。
　　目前，多數(shù)用戶的高壓配電室的接線方案多采用一進(jìn)多出方式，這是基本的結(jié)線方式，在此基礎(chǔ)上可以派生出一主一備進(jìn)線或雙進(jìn)線加母線分段等方式。一般在進(jìn)線處裝設(shè)斷路器，在分線變壓器前端也裝設(shè)斷路器，這樣，視繼電保護(hù)的配置情況，以達(dá)到GB14285—1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的兩個(gè)要求，在其中1臺(tái)變壓器需要退出運(yùn)行時(shí)，操作變壓器前端處的斷路器即可實(shí)現(xiàn)。
　　根據(jù)有關(guān)的理論及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在變壓器前端處裝設(shè)熔斷器作為保護(hù)裝置更為合理、有效。筆者認(rèn)為，在采用此的接線方式時(shí)，在變壓器前端處應(yīng)當(dāng)裝設(shè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器的組合，在進(jìn)線處裝設(shè)斷路器，既達(dá)到GB14285—1993《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求，而在變壓器前端處裝設(shè)熔斷器作為每臺(tái)變壓器的相間短路保護(hù)，且利用負(fù)荷開(kāi)關(guān)又可進(jìn)行每臺(tái)變壓器的投切操作，這樣，在變壓器前端處裝設(shè)的就不是常用的開(kāi)關(guān)柜而是環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜，其造價(jià)較低，體積較小，能夠有效節(jié)省配電投資。此外，如果處理好負(fù)荷開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)移電流以及與熔斷器交接電流的選擇，也不排除在變壓器前端處用每臺(tái)負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行對(duì)應(yīng)變壓器零序保護(hù)的可能性。
　　3結(jié)束語(yǔ)
　　10kV配電變壓器的保護(hù)配置主要有斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)或負(fù)荷開(kāi)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(kāi)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(kāi)短路電流，并具備開(kāi)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(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變壓器保護(hù)的保護(hù)方式。
　　參考文獻(xiàn)
　　［1］賀家禮，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)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(tǒng)分析［M］.北京：水利電力出版社，1995.
　�。�3］GB14285—1993，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程

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