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當前位置:網站首頁 > 新聞中心 > 產品知識 10kV配電變壓器保護配置方式的比較分析


無論是在環網供電單元、箱式變電站或是終端用戶的高壓室結線方式中,如配電變壓器發生短路故障時,保護配置能快速可靠地切除故障,對保護10kV 高壓開關設備和變壓器都非常重要。在10kV 終端用戶配電變壓器的保護通常有三種方式:一是利用跌落式熔斷器,二是利用負荷開關加高壓熔斷器所構成的組合電器,三是利用真空斷路器。這三種配置方式在技術和經濟上各有優缺點,現對這三種方式進行綜合比較分析。

1跌落式熔斷器保護

跌落式熔斷器是10kV 配電變壓器最常用的一種短路保護開關,它具有經濟、操作方便、適應戶外環境性強等特點,被廣泛應用於10kV 配電變壓器一次側作為保護和進行設備投、切操作之用。因其有一個明顯的斷開點,具備了隔離開關的功能,給檢修設備創造了一個安全作業環境,增加了檢修人員的安全感。安裝在配電變壓器上,可以作為配電變壓器的主保護。所以,在10kV 配電變壓器中得到了普及,戶外315kVA及以下配電變壓器常采用跌落式熔斷器(RW 係列)。目前,10kV 戶外跌落式熔斷器分為三種型號,即50A、100A、200A。

200A跌落式熔斷器的遮斷能力上限是200MV A, 下限是20MVA。其工作原理是:熔絲管兩端的動觸頭依靠熔絲(熔體)係緊,將上動觸頭推入"鴨嘴"凸出部分後,磷銅片等製成的上靜觸頭頂著上動觸頭,故而熔絲管牢固地卡在"鴨嘴"裏。當短路電流通過熔絲熔斷時,產生電弧,熔絲管內襯的鋼紙管在電弧作用下產生大量的氣體因熔絲管上端被封死,氣體向下端噴出,吹滅電弧。由於熔絲熔斷,熔絲管的上下動觸頭失去熔絲的係緊力,在熔絲管自身重力和上、下靜觸頭彈簧片的作用下,熔絲管迅速跌落,使電路斷開,切除故故障設備。

10kV 跌落式熔斷器適用於環境空氣無導電粉塵、無腐蝕性氣體及易燃、易爆等危險性環境,年度溫差變比在40℃以內的戶外場所。其選擇是按照額定電壓和額定電流兩項參數 進行,也就是熔斷器的額定電壓必須與被保護設備(線路)的額定電壓相匹配。熔斷器具的額定 電流應大於或等於熔體的額定電流。而熔體的額定電流可選為額定負荷電流的1.5~2倍。 此外,應按被保護係統三相短路容量,對所選定的熔斷器進行校核。保證被保護係統三相短路 容量小於熔斷器額定斷開容量的上限,但必須大於額定斷開容量的下限。若熔斷器的額定斷 開容量(一般是指其上限)過大,很可能使被保護係統三相短路容量小於熔斷器額定斷開容量 的下限,造成在熔體熔斷時難以滅弧,最終引起熔管燒毀,爆炸等事故。

2負荷開關加熔斷器組合電器作為變壓器保護

負荷開關加熔斷器組合電器可以開斷至31.5kA的短路電流,其基本特征是依賴熔斷器熔斷觸發撞針動作於負荷開關。熔斷器是分相熔斷,其熔斷是因短路電流熔斷。在配電網係統 內的短路有單相、二相、三相短路,且單相、二相短路居多,故熔斷器也以熔斷一相、二相居 多。但任一相熔斷後,撞針觸發負荷開關的脫扣器,都引起負荷開關三相聯動,其順序總是先熔 斷熔絲,後斷負荷開關。在單相或二相熔斷時,開關未斷開前,未熔斷相還有電流,負荷開關此時 不僅是切斷負載電流,還要切斷未熔相的電流。這個電流稱作轉移電流,其值是個變量,但大於 負荷開關的額定電流。轉移電流的大小取決於變壓器容量和短路狀態。采用負荷開關加熔斷 器組合電器作為變壓器保護,設計人員一般都不再進行具體的設計和對短路電流和繼電保護 整定計算,直接選用設備廠提供的成套設備即可。但這種方式也有其自身應用的局限性,現分述如下。

對於短路故障電流的開斷均以損壞熔斷器為代價,且動作電流、時間無法人為確定。例如當要求6倍額定電流時0.5s動作、10倍額定電流時0s動作,則負荷開關組合電器是無法滿足用戶要求的。




負荷開關開斷轉移電流的能力取決於負荷開關的開斷速度,若開斷時間短,則開斷電流大(產氣式960A,壓氣式1250A,SF6 及真空1750A)。西安高壓研究所對不同容量配電變壓器的轉移電流已進行試驗實測,如1250kVA的變壓器轉移電流最大為1440A,1600kVA 變壓器的轉移電流最大為1800A,所以SF6及真空負荷開關能安全切斷1250kVA變壓器的轉移電流,但不能安全切斷1600kVA變壓器的轉移電流。因此當用戶選擇1600kVA大容量變壓器時,則應該選擇斷路器做為變壓器保護。

當選用負荷開關加熔斷器組合電器做為變壓器保護時,如用戶10kV 變電所的變壓器台數較多時,若采用負荷開關做為進線開關,則無法做為母線短路保護及出線負荷開關-熔斷器組合電器的後備保護。由於該類用戶一般為大用戶或者專線供電,一旦出現母線短路或者熔斷器保護不動作時,將會導致上級110kV 變電所中的10kV 出線開關動作,影響供電可靠性。在這種情況下,應選擇斷路器做為進線保護比較妥善。

3用斷路器作為變壓器保護

真空斷路器是大容量10kV 配電變壓器主要一種短路保護開關,因其開斷容量大、分斷次數多,廣泛地應用於變壓器保護。斷路器具備所有保護功能與操作功能,但價格相對昂貴。當油浸變壓器容量等於或大於800kVA、幹式變壓器容量等於或大於1000kV A, 應采用真空斷路器保護。斷路器在電力係統中主要用來分斷正常負荷電流和故障時的短路電流,為了實現自動分斷故障時短路電流的功能,必須配備相應的繼電保護係統裝置。當被保護的變壓器發生故障時,由繼電器保護裝置迅速準確地給斷路器發出跳閘命令,使故障變壓器及時從係統中斷開,減少對變壓器的損壞,降低對係統的影響,保證係統其他部分繼續運行。

標準G B14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》規定,選擇配電變壓器的保護開關設備時,當容量等於或大於800kV A, 應選用帶繼電保護裝置的斷路器。配電變壓器容量達到800kVA及以上時,使用油浸變壓器時,配備有瓦斯繼電器,使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,從而對變壓器進行有效地保護。對於裝置油浸容量等於或大於800kVA、幹式變壓器容量等於或大於1000kVA的用戶,因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動作,從而使斷路器跳閘,分隔故障,不至於引起主變電站的饋線斷路器動作,影響其他用戶的正常供電。

真空斷路器從絕緣角度來講,有空氣絕緣和複合絕緣; 從總體結構上講有機構一體式和分體式; 從操動機構上講有電磁機構和彈簧機構。目前國際上,真空斷路器的設計、製造領域裏形成以德國西門子為代表的空氣絕緣和以ABB 公司為代表複合絕緣產品的兩大派別。西門子公司的產品有3AF 、3AG 及3AH 等係列產品,其操動機構為彈簧儲能式。ABB 公司的代表產品有V D4,它采用複合絕緣,產品結構緊湊,其操動機構為真空斷路器保護以前采用常規繼電保護,近年微機保護已成為主流,常有電流速斷保護、過電流保護及瓦斯保護等。


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