10kV電力配電變壓器保護配置方式的選擇分析

韓國棟

摘 要：為做好10 kV配電變壓器保護配置工作，本文基于環網供電單元的主要接線形式，綜合終端用戶高壓時的接線形式，研究了10kV配電變壓器保護中的配置及應用，以供10 kV配電變壓器保護配置方式的合理選擇參考。

關鍵詞：變壓器;熔斷器;保護配置;選擇

1、環網供電單元接線形式

負荷開關加高遮容量熔斷器組合是一種常見的環網供電單元接線形式。相對于其它組合形式，負荷開關加高遮容量熔斷器組合具有以下優點。

首先，在進行繼電保護的過程中，不需要在環網柜中使用斷路器，這主要和環網配電網絡的保護設置有關。在環網配電網絡中有首端斷路器，保護設置內容主要包括設置零序保護的時間、速斷保護的時間和過流保護的時間，且這三個時問分別為0. 5，0，0. 5s。如果在環網柜中使用斷路器，那么將無法保證環網柜中的斷路器先動作，往往是上一級斷路器先動作。

其次，該種組合形式中采用性能良好的開合空載變壓器。環網柜承受的負荷種類較多，但主要負荷來源于配電變壓器。通常，配電變壓器容量都不會達到1250kVA，只在一些極為特殊的情況下才會達到1600kVA。配電變壓器空載電流約為額定電流的2%，大型配電變壓器空載電流還會比平均數值小。而在環網柜開合空載變壓器中，即使電流變小，也不會使電壓過高。

再次，該種組合形式對配電變壓器具有一定的保護作用。在油浸式變壓器中，相對于斷路器，負荷開關加高遮斷容量熔斷器的使用效果更好，因為在發生異常情況時會出現斷路器不起保護作用的現象，而負荷開關加高遮斷容量熔斷器不會出現這種問題，可給配電變壓器很好的保護。

調查顯示，在油浸式變壓器發生短路故障時會出現兩種現象：一是電弧產生的電壓會升高;二是變壓器內部的油會變成氣泡，從而使得變壓器油箱體內的壓力升高。當油浸式變壓器短路現象越來越嚴重時，油箱內的壓力也會越來越高，從而使得油箱體出現變形，嚴重時油箱體還會裂開。為了避免出現更大的問題，必須要及時排除故障，

通常排除故障的時間控制在20ms內。但若采用斷路器進行保護，則難以在規定時間內排除故障，因為斷路器自身動作時間加上熄滅電弧的時間要遠超20ms。高遮斷容量熔斷器具有速斷功能，可在10ms內切除故障并阻止短路電流，因此用高遮斷容量熔斷器代替斷路器，即便保護對象為干式變壓器，也比斷路器的性能好。

最后，高遮斷容量熔斷器不僅可對配電變壓器起到保護作用，還可對電纜、電流互感器等所接設備起到保護作用。高遮斷容量熔斷器的保護范圍較廣，通常熔斷器額定電流的2 ～3倍都在保護范圍內;熔斷速度較快，發生短路故障時可迅速熔斷。由于斷路器難以對所接設備進行保護，因此要采用斷路器保護就需要提高所接設備的質量和

性能，而這將大大增加建設成本，也難以保證電力系統運行的安全性。

2、終端用戶高壓時接線形式

《繼電保護和安全自動裝置技術規程》指出當容量不小于800kVA時，應選擇帶有繼電保護裝置的斷路器作為配電變壓器的保護開關設備。該規定主要包含兩層含義：第一，配電變壓器的容量超過于800kVA后才可使用斷路器。以前，配電變壓器主要是油浸式的，其中有瓦斯繼電器，再加上斷路器就可起到保護配電變壓器的作用。第二，用戶的裝置容量超過800kVA后，受各種因素的影響會出現單相接地故障，從而使得斷路器跳閘，進而影響到其它用戶的正常用電。目前，配電變壓器容量還沒達到800kVA，但用戶的裝置總容量可超過800kVA。

3、10kV配電變壓器保護中的配置及應用

相對于其它斷路器，高壓斷路器功能強大、開斷容量較大，通常作為10kV配電變壓器的保護裝置，但在應用中也存在價格、占地程度、配置和維修復雜等問題。在進行配電變壓器保護開關設備選擇時，應嚴格按照相關規定確保選擇的斷路器符合配電變壓器保護要求。

3. 1負荷開關加高壓熔斷器所構成的組合電器保護

負荷開關加高壓熔斷器所構成的組合電器保護具有占地面積小、經濟成本低、操作過程簡單等優點，因此成為10kV配電變壓器保護裝置的一部分。相對于斷路器，負荷開關加高壓熔斷器所構成的組合電器保護的功能更完善，可分斷正常電流和短路電流。在熔斷器分斷短路電流后，繼電保護裝置動作就會變得簡單，而且熔斷器可快速切斷故障電流，為維修人員提供更加充足的維修時間。

3. 2跌落式熔斷器

跌落式熔斷器是變電站常用的短路保護開關，其工作原理是通過熔體熔斷產生的隔離口實現保護配電變壓器的目的，具有價格低、實用性較好、對戶外環境適應性強、操作過程簡單、可對設備投/切操作進行保護的優點，通常適用于單臺容量不大于315kVA的配電變壓器。另外，跌落式熔斷器還有非常清晰的斷開點，因此具備隔離開關功能，可有效縮減停電時問和范圍，為維修創造良好的安全作業環境。通常，熔斷器的額定電流應是熔體額定電流的1. 5～2. 0倍，其額定電壓必須與其它設備的額定電壓相匹配。

4、結束語

綜上所述，10 kV配電變壓器目前采用的保護形式有負荷開關加高壓熔斷器構成組合型電器、斷路器保護和跌落式熔斷器。在電網運行過程中，鑒于10 kV配電變壓器的重要性，必須要保證其運行的安全性和穩定性，因此應加強對10kV配電變壓器保護裝置的研究。

參考文獻：

[1]朱秀琴，林少遠.智能變電站變壓器綜合在線監測技術研究【J】.電工技術.?2020，（24）：69-71.

[2]包玉樹;黃亞龍;許藺;孫雄;胡永建;李炯.一起220kV變壓器局部放電故障的診斷及分析【J】.變壓器.2020，（07）：33-35.

[3]毛穎科;丁煬;吳劍敏;陳佳.電力變壓器超聲波局部放電檢測技術應用的研究【J】.電力與能源.2019，（05）：44-46.

[4]蘇群;周求寬;劉明軍;唐志國;張達.基于統計特征的變壓器超高頻局部放電信號識別與分析【J】.電子器件.2019，（06）：10-12.