合理选择配电变压器的保护配置探究

合理选择配电变压器的保护配置探究

王万臣

国网黑龙江牡丹江垦区兴凯湖电业局有限公司

在配电系统中，保护配置的应用是保证供电安全和供电稳定性的关键环节，为了确保电力系统的稳定运行。在进行保护装置选择时，应综合考虑各方面的内容，既要保证保护装置对配电变压器故障问题的反应效率，又要考虑到保护配置的经济性。同时，还需要对其后期管理进行综合考虑。这就要求配电变压器保护配置的选择，应兼顾经济效益和综合技术效益，为供电系统的运行安全提供保障。

一、就环网供电单元中保护配置的特点分析

负荷开关在配电变压器保护中的主要作用为，对额定负荷电流的有效控制，与其他保护配置相比，具备结构形式简单和资金投入少的特点。但针对配电变压器中存在的短路现象，不能实现有效控制。高遮断容量后备式限流熔断器的应用则可以起到良好的短路电流开断控制，将这两类软件进行有机融合，可以实现对配电变压器运行可靠性的有效保障。断路器在配电变压器保护中的应用优势较为明显，受到结构形式和管理工作的双重影响，应用断路器进行配电变压器保护时，需要投入大量的设备采购成本和管理成本，很难确保对该类保护配置的全面应用。就环网柜中的配电变压器来说，通常会采取负荷开关和高遮断容量后备式限流熔断器的保护装置，对环网柜中的电器进行有效保护。借助负荷开关和高遮断容量后备式限流熔断器来代替断路器的应用，不仅可以起到良好的保护作用，也可实现对资金成本的有效控制。从上述分析中不难看出，对于配电变压器的保护配置的选择应考虑到以下几点：

（1）断路器具备所有保护功能与操作功能，但价格昂贵；

（2）负荷开关与断路器性能基本相同，但它不能开断短路电流；

（3）负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合，可断开短路电流，部分熔断器的分断容量比断路器还高，因此，使用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合不比断路器效果差，可费用却可以大大降低。

二、负荷开关加高遮容量熔断器组合的应用优势

采用负荷开关加高遮容量熔断器组合，具有如下优点：

1、变压器的性能较好

环网柜的负荷种类，绝大部分为配电变压器，一般容量不大于1250kVA，极少情况达1600kVA，配电变压器空载电流一般为额定电流的2%左右，较大的配电变压器空载电流较小。环网柜开合空载变压器小电流时，性能良好，不会产生较高过电压。

2、该组合的保护作用较为突出

有效保护配电变压器，特别是对于油浸变压器，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器比采用断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。有关资料表明，当油浸变压器发生短路故障时，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据原属于油的空间，油会将压力传给变压器油箱体，随短路状态的继续，压力进一步上升，致使油箱体变形和开裂。为了不破坏油箱体，必须在20ms内切除故障。如采用断路器，因有继电保护再加上自身动作时间和熄弧时间，其全开断时间一般不会少于60ms，这就不能有效地保护变压器。而高遮断容量后备式限流熔断器具有速断功能，加上其具有限流作用，可在10ms之内切除故障并限制短路电流，能够有效地保护变压器。因此，应采用高遮断容量后备式限流熔断器而尽量不用断路器来保护电器，即便负荷为干式变压器，因熔断器保护动作快，也比用断路器好。

3、替代继电保护装置

负荷开关加高遮容量熔断器组合形式的应用，可以有效代替断路器在配电变压器保护工作中的作用。从继电保护方面来分析，因断路器在行使保护操作时的时间设置分别为，速断保护响应时间为0秒，过流保护响应时间为0.5秒，零序保护的响应时间为0.5秒。在环网柜中，应用断路器的情况下，即便可在0秒内做出相应动作，也会因断路器的动作时间问题对保护装置的保护动作形成限制。同时该响应设备也很难保证是环网柜中的断路器所作出的保护动作。

4、实现对后接设备的有效保护

高遮断容量后备式限流熔断器可对其后所接设备，如电流互感器、电缆等都可提供保护。高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围可在最小熔化电流(通常为熔断器额定电流的2-3倍)到最大开断容量之间。限流熔断器的电流-时间特性，一般为陡峭的反时限曲线，短路发生后，可在很短的时间内熔断，切除故障。如果采用断路器作保护。必定使其它电器如电缆、电流互感器、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。

三、终端用户的高压接线形式分析

目前，多数用户的高压配电室的接线方案是基本的接线方式，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GB14285-1993《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。在采用此接线方式时，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GB14285-1993《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变压器的相间短路保护，且利用负荷开关又可进行每台变压器的投切操作，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。

结语：10kV配电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10kV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，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器，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变压器保护的保护方式。

参考文献：

[1]孙洪波.如何合理选择10kV配电变压器的保护配置[J].中国科技博览,2012(1):35.

[2]徐肖琴.10kV配电变压器保护配置的特点及合理选用[J].企业技术开发,2016,35(10).