負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器對變壓器的保護(hù)

負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用近年來，福建省莆田經(jīng)濟(jì)一直在持續(xù)穩(wěn)步地增長，投資環(huán)境的日益改善吸引了越來越多的企業(yè)在莆田落戶。而電氣工程的造價(jià)與變壓器的保護(hù)配置方案、電氣設(shè)備的選型是息息相關(guān)的，本文通過對10kv配電變壓器保護(hù)配置方案的綜合比較分析，以及對負(fù)荷開乏熔斷器組合電器在正確選用時一些相關(guān)事項(xiàng)的介紹，論述了負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器在終端用戶中應(yīng)用的合理性和發(fā)展前景，目的是一方面做到有效保護(hù)10kv配電變壓器，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平；另一方面可以降低工程的整體造價(jià)，減少用戶的投資成本，提高用戶的滿意度水平。10kv配電變壓器的保護(hù)配置方案福建省電力有限公司要求永久性用電的用戶計(jì)量柜的設(shè)計(jì)選型是：凡容量在100?315kVA（不含315kVA）且供電方案確定為低壓計(jì)量的用戶應(yīng)采用低壓計(jì)量柜方式計(jì)量，容量在315kVA及以上的用戶應(yīng)采用高壓計(jì)量柜方式計(jì)量。電氣設(shè)計(jì)人員就依據(jù)該原則考慮是否配置高壓柜對變壓器進(jìn)行保護(hù)，一般大部分設(shè)立專用變壓器的用戶，高壓供電系統(tǒng)為10kv系統(tǒng)，10kv配電變壓器的保護(hù)配置方案通常有以下幾種：用戶容量小于315kVA的，考慮采用跌落式熔斷器進(jìn)行保護(hù)，變壓器的位置根據(jù)現(xiàn)場提供的條件選擇放置在桿上變臺或落地的方式。用戶容量在315kVA及以上時，由于要求使用高壓計(jì)量柜，就涉及到高壓配電柜的選型問題。此時變壓器保護(hù)配置方案一般有兩種：一種是利用斷路器；另一種則利用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器。這兩種配置方式在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前的情況是并存選用。本文著重對這兩種方式進(jìn)行綜合比較分析。負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器與斷路器保護(hù)的比較兩種配置各自的特點(diǎn)高壓負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器是由高壓負(fù)荷開關(guān)來承擔(dān)過載電流（此過載電流對高壓負(fù)荷開關(guān)來說，仍在高壓負(fù)荷開關(guān)額定開斷電流的范圍內(nèi)）和正常工作電流的關(guān)合和開斷，并且還要求承擔(dān)“轉(zhuǎn)移電流”的開斷。而變壓器高壓側(cè)的短路保護(hù)和過載保護(hù)由熔斷器來承擔(dān)。這是一組負(fù)荷開關(guān)及三個帶觸發(fā)器的熔斷器，只要任何一個觸發(fā)器動作，其聯(lián)動機(jī)構(gòu)會使負(fù)荷開關(guān)三相同時自動分閘。兩者的有機(jī)結(jié)合可滿足配電變壓器各種正常和故障運(yùn)行方式下操作保護(hù)的要求。因此其最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格便宜。如能合理選配熔斷器、負(fù)荷開關(guān)與變壓器的參數(shù)，也能達(dá)到可靠保護(hù)的要求。對于斷路器而言，斷路器具備所有保護(hù)功能與操作功能，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)進(jìn)行，因而其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、選材嚴(yán)格、造價(jià)昂貴，在終端用戶中大量使用不現(xiàn)實(shí)。兩種保護(hù)對配電變壓器性能比較對保護(hù)配電變壓器，采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器比斷路器更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。有時后者甚至并不能起到有效的保護(hù)作用。試驗(yàn)表明，當(dāng)油浸變壓器發(fā)生短路時，為使油箱體不變形和開裂，必須在20ms內(nèi)切除故障。如果采用斷路器保護(hù)，斷路器最快全開斷時間（繼電保護(hù)動作時間加斷路器固有動作時間加燃弧時間），一般需要3個周波（60ms）左右，而限流熔斷器則可在10ms內(nèi)切除故障并限制短路電流，能夠有效地保護(hù)變壓器。即使是干式變壓器，因熔斷器的保護(hù)動作快，也比采用斷路器好。繼電保護(hù)性能比較在配電網(wǎng)絡(luò)的上一級斷路器（變電所10kV饋出線斷路器）的保護(hù)一般設(shè)置為速斷0s，過流0.5s（或以內(nèi)），零序0.5s。若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定時間為0s動作，由于斷路器固有動作時間的分散性，也很難保證不是上一級斷路器首先動作。而限流熔斷器不受短路引起的壓降的影響，在極短的時間內(nèi)切除故障，不會造成越級跳閘。2.4開合空載變壓器的性能比較配電變壓器一般容量不大于1250kVA,極少情況達(dá)1600kVA,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。若采用斷路器時，因其滅弧能力按開斷大短路電流設(shè)計(jì)，在開斷空載變壓器小電流時，容易發(fā)生強(qiáng)制滅弧，產(chǎn)生截流過電壓。就此點(diǎn)來講，并不希望使用具有強(qiáng)滅弧能力的斷路器。而負(fù)荷開關(guān)開合空載變壓器小電流時，性能良好，不會產(chǎn)生較高過電壓。從以上各點(diǎn)可以看出，使用負(fù)荷開尢熔斷器組合電器不比斷路器效果差，在某些方面還具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可費(fèi)用卻可以大大降低。因此在用戶工程中應(yīng)該推廣使用前提條件是要做到正確選用組合電器。斷路器與組合電器在性能上的比較如表1所示。Sifts S時董一莘斷怡皿舍筆茂10me減內(nèi)A軀亦回路、設(shè)條旻熟雅電晰力舛養(yǎng)舟帶翌坊飆電曇動作眼得帥礙奩奮可罪惟可嶄由交施斷谿粵的專蚤決走由莘序囂號客童按宣簡單協(xié)格{&體袈評盤￡d請蠱開合空羈變圧蘇曲能掘窓易產(chǎn)生戳址繪赴壓很州隔證建癮通配言表1斷路器與組合電器性能比較3負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器選用時注意事項(xiàng)3.110kV負(fù)荷開關(guān)的選用類型負(fù)荷開關(guān)通常分為一般型和頻繁型兩種，以空氣為絕緣介質(zhì)的產(chǎn)氣式和壓氣式負(fù)荷開關(guān)為一般型，真空和SF6負(fù)荷開關(guān)為頻繁型。頻繁型負(fù)荷開關(guān)的機(jī)械壽命、電壽命和其它一些性能指標(biāo)要強(qiáng)于一般型負(fù)荷開關(guān)。我國在發(fā)展的初始階段以產(chǎn)氣式和壓氣式負(fù)荷開關(guān)為主，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，頻繁型負(fù)荷開關(guān)產(chǎn)量不斷提升，各地電力系統(tǒng)已較多采用頻繁型負(fù)荷開關(guān)，尤其是真空負(fù)荷開關(guān)，而產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)由于滅弧能力差，已極少采用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在我國市場上對負(fù)荷開關(guān)的應(yīng)用中，真空負(fù)荷開關(guān)占了約50%，壓氣式負(fù)荷開關(guān)、SF6負(fù)荷開關(guān)各占了約25%。SF6斷路器在戶外10kV特別在35kV級很有競爭力，但其發(fā)展前景不樂觀。因此，從發(fā)展的觀點(diǎn)看，真空負(fù)荷開關(guān)在我國是最有發(fā)展前途的一種負(fù)荷開關(guān)，在性能上與SF6負(fù)荷開關(guān)基本相同，而在價(jià)格上比SF6負(fù)荷開關(guān)更便宜。目前，真空負(fù)荷開關(guān)和SF6負(fù)荷開關(guān)在莆田并存使用，運(yùn)行情況良好，而壓氣式負(fù)荷開關(guān)應(yīng)用較少。3.2開斷轉(zhuǎn)移電流對負(fù)荷開關(guān)的要求由于三相熔斷器熔體熔化具有時間差，當(dāng)其中某相的熔斷器先于其他兩相熔斷器熔斷時，其撞擊器開始使高壓負(fù)荷開關(guān)分閘，同時其余兩相的過載電流將減少至87%,并轉(zhuǎn)移到高壓負(fù)荷開關(guān)，由它來開斷。因此轉(zhuǎn)移電流是指熔斷器與負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)換職能時的三相對稱電流。低于該值時，首開相電流由熔斷器開斷，其他兩相電流由負(fù)荷開關(guān)開斷。大于該值時，三相電流僅由熔斷器開斷。轉(zhuǎn)移電流是在選用組合電器時應(yīng)注意的一個重要指標(biāo)，假如選用不當(dāng)，負(fù)荷開關(guān)所能承受的轉(zhuǎn)移電流不足，將無力承擔(dān)開斷兩相短路電流的任務(wù)而引起開關(guān)的爆炸。值得注意的是，對于多臺配電變壓器并列運(yùn)行的系統(tǒng)，在選用組合電器時要特別注意轉(zhuǎn)移電流的校驗(yàn)問題，如果是兩臺同型號、同容量的配電變壓器并列運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)變壓器低壓側(cè)短路時，此時變壓器阻抗將只有單臺配電變壓器的一半，從而使高壓側(cè)最大三相短路電流增加一倍，相應(yīng)可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)移電流也隨之增加了一倍。因此對于多臺配電變壓器并列運(yùn)行的系統(tǒng)，在選用組合電器時更應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)移電流的驗(yàn)算。3.3在要求裝有過電流脫扣裝置的組合電器中，須注意交接電流指標(biāo)的選配在裝有過電流脫扣裝置的組合電器中，當(dāng)過電流較小時，由負(fù)荷開關(guān)的過流脫扣裝置動作來推動負(fù)荷開關(guān)開斷此電流；當(dāng)過電流較大時，由熔斷器直接動作來開斷此電流。這兩個過電流互相延伸相交點(diǎn)的電流稱作交接電流。當(dāng)故障電流小于交接電流時，開斷電流的任務(wù)由脫扣器觸發(fā)的負(fù)荷開關(guān)來承擔(dān)；當(dāng)故障電流高于交接電流時，開斷電流的任務(wù)由熔斷器來承擔(dān)。為此選配交接電流參數(shù)較高的負(fù)荷開關(guān)，特別是頻繁型負(fù)荷開關(guān)，可有效地減少熔斷器的動作次數(shù)，從而大大減少了更換熔斷件的數(shù)量，這具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。若用戶和設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)生負(fù)荷電流的實(shí)際情況，認(rèn)為裝設(shè)過電流脫扣裝置沒有多大的經(jīng)濟(jì)意義，則使用高壓全范圍熔斷器來實(shí)現(xiàn)開斷所有的小過載電流，就可不要求取“交接電流”，并省去安裝為小過載電流動作的過流脫扣裝置。3.4保護(hù)變壓器用熔斷器的選配采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器作為方案，設(shè)計(jì)人員一般都不再進(jìn)行繁瑣的設(shè)計(jì)，以及對短路電流和繼電保護(hù)的整定計(jì)算，選用制造廠提供的成套設(shè)備即可。選用熔斷器時，熔斷器的額定電流要與變壓器的容量相匹配，制造廠也會提供這方面的數(shù)據(jù)。如按變壓器容量選擇熔斷器額定電流，熔斷器保護(hù)10kV變壓器，一般按表2進(jìn)行選擇。汕削變壓器?<125宜容童/km2002503154C0弭0630900宜電流" 1016202025do5063表2熔斷器選擇4終端用戶高壓配電系統(tǒng)接線方式的舉例用戶報(bào)裝容量為2臺630kVA變壓器，只要求單電源進(jìn)線。根據(jù)福建電網(wǎng)城市中低壓配電網(wǎng)建設(shè)改造技術(shù)導(dǎo)則的相關(guān)規(guī)定：開閉所、配電站內(nèi)單臺變壓器容量在1000kVA以上，10kV設(shè)備應(yīng)采用斷路器；1000kVA及以下，10kV設(shè)備可采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合保護(hù)。按照這個指導(dǎo)思想，該用戶高壓配電系統(tǒng)的元件配置方案可按圖1方案1設(shè)計(jì)。

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