變壓器保護配置分析論文

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變壓器是配電網的主要設備,應用面廣量大,其安全運行直接影響整個系統的可靠性。目前,配電變壓器保護配置方面還存在許多問題,其中配電變壓器與保護不匹配或存在動作死區,造成越級跳閘、拒動導致的事故相當多,因此,加強配電變壓器保護優化配置,合理選擇保護方案,可以提高配電變壓器保護動作可靠性,有效防止主線路出口斷路器保護誤動。

一、配電變壓器采用熔斷器作為保護

熔斷器是配電變壓器最常見的一種短路故障保護設備,它具有經濟、操作方便、適應性強等特點,被廣泛應用于配電變壓器一次側作為保護和進行變壓器投切操作用。所以一般配電變壓器容量在400kVA以下時,采用熔斷器保護,高壓側使用跌落式熔斷器作為短路保護,低壓側使用熔斷器作為過負荷保護。

使用跌落式熔斷器確定容量時,既要考慮上限開斷容量與安裝地點的最大短路電流相匹配,又要考慮下限開斷容量與安裝地點的最小短路電流的容量關系。目前,戶外跌落式熔斷器分為50A、100A、200A三種型號,200A跌落式熔斷器的開斷容量上限是200MVA,下限是20MVA,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配電變壓器額定電壓相匹配,熔斷器的額定電流應大于或等于熔體的額定電流,可選為額定負荷電流的1.5～2倍,此外,應按被保護系統三相短路容量,對所選定的熔斷器進行效驗,保證被保護設備三相短路容量小于熔斷器額定開斷容量上限,但必須大于額定開斷容量的下限。筆者曾經參與過事故調查,發現部分配電變壓器所配置熔斷器的額定開斷容量(一般指上限)過大,或者在線路末段T接的配電變壓器,選定熔斷器造未經過短路容量效驗,造成被保護變壓器三相短路熔斷器熔斷時難以滅弧,最終引起容管燒毀、爆炸,導致主線路跳閘事故。

二、配電變壓器采用負荷開關加熔斷器組合電器作為保護

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于負荷開關。配電變壓器短路有單相、兩相、三相短路,無論哪種故障,任意一相熔斷后,撞針觸發負荷開關的脫扣器,負荷開關三相聯動,及時隔離故障點,防止缺相運行,順序是先熔斷熔絲,后斷負荷開關。采用負荷開關加熔斷器組合電器作為配電變壓器保護,經濟實用,既可以開斷負荷電流,實現安全操作需要,還可以在10ms內開斷短路電流,切除故障并限制短路電流,能夠有效保護配電變壓器短路故障。

采用負荷開關加熔斷器組合電器,廣泛應用于1000kVA以下配電變壓器保護配置上,熔斷器額定電流一般為負荷電流的2～3倍,按照這種配置方案,設計人員一般都不需要進行具體的設計和對短路電流和繼電保護整定計算,可以直接選用成套設備,設計人員大部分喜歡此種配置方案。但是這種保護配置方案也有一定局限性,例如,對于短路故障電流的開斷均以犧牲熔斷器為代價,且動作電流、動作時間無法人為控制,對于輕微相間短路故障,動作時間較長,對于大用戶或專線用戶,配電變壓器臺數較多或配電變壓器容量較大時,若采用負荷開關作為進線開關,則無法作為母線短路保護及出線負荷開關——熔斷器組合電器的后備保護,因為當用戶母線短路或熔斷器保護不配合時,會導致上級出線開關動作,影響供電可靠性,在這種情況下,應選用斷路器加繼電保護裝置作為進線保護比較可靠。

三、配電變壓器采用斷路器加繼電保護裝置作為保護

斷路器開斷容量大、分斷次數多,具備操作功能,配合繼電保護裝置作為大容量配電變壓器主要短路保護開關,應用很廣泛,但價格相對較高。《繼電保護和安全自動裝置技術規程》(標準GB14285-1993)規定,當容量等于或大于800kVA的油浸變壓器時,應配置瓦斯繼電器作為變壓器內部故障保護,應選用繼電保護裝置與斷路器相配合的保護方案,可以有效地保護配電變壓器。近年來,干式配電變壓器得到廣泛應用,按照要求應配置溫度跳閘保護,對于干式變壓器也應選用繼電保護裝置與斷路器相配合的保護配置方案。對于Yyno、Dyno接線形式的配電變壓器,高低壓側三相四線均采用斷路器控制,可以選用兩相或三相過電流保護,繼電器為反時限型。根據GBJ62—1983《工業與民用電力裝置的繼電保護和安全自動裝置設計規范》規定。應采用下列保護之一:(1)利用高壓側的過流保護,保護裝置宜采用三相式以提高靈敏性;(2)接于低壓側中性點的零序電流保護;(3)接于低壓側的三相式電流保護。

目前,部分單位對Yyno接線的配電變壓器低壓側中性線配置零序電流保護的認識還不夠,認為在變壓器高壓側安裝了三相式電流保護就能滿足要求,其實不然,筆者發現部分配電變壓器雖然配置三相式過電流保護裝置來防止配電變壓器低壓側單相接地短路,但在進行繼電保護整定計算時發現,往往有時也滿足不了靈敏度要求,這時必須按照規程規定在低壓側另裝設保護裝置,或在低壓側中性線上安裝零序過電流保護。筆者還經過大量計算發現對于Dyno接線的配電變壓器,在低壓側發生單相接地或短路故障時,高壓側三相式過電流保護靈敏度能滿足要求。因此,在對配電變壓器選擇保護配置時,應當考慮變壓器接線形式:對于Yyno接線的變壓器保護配置,應采用高壓側三相式過電流保護作為相間短路或低壓側接地短路保護,如果低壓側單相接地故障時靈敏度不滿足要求,還應在低壓側中性線上安裝零序過電流保護;對于Dyno接線的變壓器保護配置,只在高壓側安裝三相過電流保護就能滿足靈敏度要求。

四、結語

配電變壓器保護配置應根據實際情況考慮熔斷器、負荷開關加熔斷器、斷路器加繼電保護裝置等多種方案,根據變壓器容量和接線形式合理選擇保護配置方案,優化配置,確保配電變壓器安全可靠運行。