變壓器低壓側斷路器的選擇與整定的探析

江蘇基久網絡科技有限公司南京分公司 余德源

變壓器是電氣設備最為基礎的組成部分，也是最為重要的組成部分，所以在使用電氣設備的工程中，經常會遇見變壓器與相關輔助電元器件的選擇問題，這時可以根據不同電氣設備的特征進行輔助電源器件的選擇，完成對變壓器低壓側斷路器的選擇與整定的探析。

1 低壓側進線斷路器長延時過電流保護計算法

配電變壓器低壓側出口斷路器長延時的整定計算中，會涉及幾個關鍵詞就是，配電變壓器、也就是一般是10/0.4kV的變壓器、低壓側出口斷路器不是母線下側而是母線上側的長延時選擇，通過這三個關鍵詞，這里要著重講解長延時的問題，在發出變電上沒有人使用這一種說辭，多數用于供配電，叫做2set1，即低壓側2set1，高壓側沒有這種說法。對于變壓器的保護，通過靠高壓側的方式，就可以實現這個功能，低壓側在其中起到待負荷切換、通斷的一個功能，甚至一些設置中高壓側也可以完成相關功能的處理。但是在實際電氣設備運用的過程中，還需要應用低壓側斷路器來完成長延時的整定。

低壓場用變壓器低壓側開關保護，通過長延時過流保護整定計算法完成動作電流定制的整定計算。動作電流IOP躲低壓廠用變壓器低壓側額定電流整定，即：IOP=KrelIe/Kt

其中Krel——為可靠系數，其值可取1.1—1.2；

Kt——為返回系數，其值可取0.85—0.95；

Ie——廠用變壓器低壓側一次額定電流

其原因是當變壓器過載以后，經過一定的時間，要切斷過載，否則對非油的變壓器傷害特別大。當然，在相關整定內容中，不僅僅是電流值上的整定，還有時間上的整定。時間值的整定，就分為定時限和反時限。在供配電時，2set1≥P=KrelIe/Kt

而在動作時間定制的整定計算中，通過定時限動作時間整定計算應考慮以下兩個原則：

定時限是固定的時限，數值不會發生變化，以臺階狀的狀態呈現。首先是與下級保護最動作時間進行配合，完成相關的計算。下級出現問題時，下級會發生跳動的狀態，而定時限不發生變化，這樣變化會使低壓母線數值減小，若定時限發生變化，那么低壓母線將會出現失電的狀況，致使停電面積擴大[1]。

還有一種斷路器的形式，就是反時限，通過下滑的拋物線狀態呈現，反時限是上級在上、下級在下，但是兩者并非是兩條線，上級與下級中都存在不穩定區，上級與下級的不穩定區在工作段是分開的，可以通過中間的空檔插入電流，繼而正確的區分[2]。不要求上級與下級處于同一段線路中，允許兩者間的相互交叉，但要確保在工作的區段，正常電流的區段，在這個范圍之內上級與下級斷路器間應存有空隙，實現上下級斷路器的選擇。通過反時限動作特定時間常數的整定計算法，對反時限特性與下級保護線路進行配合計算[3]。

在此過程中，要明確出口斷路器的長延時保護對象是變壓器還是不同的線路，明確這個問題，才能完成后面選擇與整定的探析[4]。

2 配電變壓器低壓側進線斷路器的選擇與整定

在配電變壓器低壓側斷路器的選擇上，可以事先對低壓斷路器的功能進行分類，市場中多數低壓短路器的功能為選擇性與非選擇性兩種，通過變壓器低壓側斷路器用選擇性的斷路器，可以按照1p-4p的方式進行極數的選擇，并根據不同的工作條件，對不同的額定頻率與額定電壓對不同回路的頻率內容進行選擇，從而選擇出電壓相適應的方案，滿足不同條件下的分斷需求。

在運用變壓器進行低壓側進線過程中，會通過長延時的方式得到電流脫扣器的整定數值。所以，在對有關數值內容進行計算的過程中，要將相關延時的值進行計算，其公式為：Ir=1.0In。

引用這樣的計算方式，是因為變壓器低壓側在進線斷路過程中，會運用框架斷路器進行作業[5]。而此時的脫扣器可以選擇不同的保護方式，運用這樣的方式，強化不同產品間的整定電流級。相關進電線的電流脫扣器的整定值在此過程中可以設置：Ir=(0.4～1.0)In：

通過上述的運算，我們了解都，不同產品由于整點電流級差是不相同的。所以，在相關的進電線上，長延時斷路器脫扣器整定數值也將發生變化，這里面所說的1.1倍的額定電流，是理論上的，但在實際應用過程中，并不會通過這樣的方式進行破解。也就是說，配電變壓器低壓側進線斷路器長延時的整定數是額定數的1.1倍，這樣的說辭是混淆了兩者間的概念[6]。

在運用變壓器進行低壓側進線過程中，需要通過變壓器低壓側進線斷路器提供整定保護。

在長延時電流脫扣器的整定公式中，Izd1=Kzd1×Ieb：

其中：

Ieb—變壓器低壓側額定電流；

Kzd1—長延時斷路器脫扣器可靠系數，其值取1.1。

而短延時電流脫扣器的整定公式中，Izd2=MKzd2×Ieb（注：相關的時限值，可以用0.3s）。

其中：

Kzd2—短延時斷路器脫扣器可靠系數，取1.3；

M—過電流倍數，無確定值時可取3。

瞬時過電流脫扣器整定公式中Izd3≥1.3Idd1。

其中：

Idd1為出線端單相短路電流。

為了確保變壓器保護線路與相關回路的配合選擇，通常運用變壓器低壓側進電的方式，其中斷路器不宜設置瞬時電流進行相應的保護。

在對變壓器低壓側進線斷路器進行選擇與保護整定的過程中。可以通過選擇變壓器的方式完成低壓側進電線斷路器，再通過確定脫扣器的整定值完成最后的校驗與保護工作。對于整體的數值內容，可以運用該方式進行：Ir>Izd1、Isd>Izd2,

在該計算方法中，對于變壓器低壓側進電線斷路器進行整定值的判別，并通過長延時電流、短延時電流所得的值與整定電流相比較，兩者應大于整定電流，才能滿足對變壓器的整定保護工作[7]。

3 配電變壓器低壓側斷路器三段式電流保護值的整定計算

在整體設計計算的過程中，多數是將半小時最大負荷作為計算負荷內容，利用計算負荷PC（Qc、Sc或Ic）完成內容的表述。多數低壓斷路器的中小截面積35MM2以下的導線會出現發熱常數T，而這一數值也會處在10分鐘以上的時段，通過對該導體的溫度進行測試，維持30分鐘以上的平均最大負荷值才有可能實現最高溫升，從而在極短的時間內容處于尖峰電流，因此在計算負荷電流時可以利用Q30表示無功計算負荷，用P30表示有功計算負荷，用Q30表示無功計算負荷，用S30表示視在計算負荷，用I30表示計算電流。

計算負荷的確定是工廠供電設計中很重要的一環，計算負荷的確定是否合理，直接影響到電氣設備選擇的合理性、經濟性。如果計算負荷確定的過大，將使電氣設備選得過大，造成投資中有色金屬的浪費；而計算負荷確定的過小，則電氣設備運行時電能損耗增加，并產生過熱，使其絕緣過于老化，甚至燒毀、造成經濟損失。因此，在供電設計中,廢根據不同的情況，選擇正確的計算入法來確定計算負荷。目前，經常采用確定計算負荷的方法有：需要系數法、二項式系數法。

在電氣設備運行中，由于電動機的起動、電壓波動等諸方面的因素會出現短時間的比計算電流大幾倍的電流,這種電流稱為尖峰電流，其持續時間一般為1～2s尖峰電流是選擇熔斷器、整定自動空氣開關、整定繼電保護裝置以及計算電壓波動時的重要依據。

基于上述內容，在低壓斷路器處于正常的情況下，會幫助接通或斷開負荷電流，同時，還可以通過負荷及短路的方式實現對電路的保護，所以，要對配電壓器低壓側的斷路器進行整定與選擇。要了解配電壓器低壓側總斷路器的設置，共分為三種。第一種，斷路器處于長延時的狀態，第二種斷路器處于短延時的狀態，第三種短路器處于瞬時的狀態，為了給變壓器提供相應的保護，在出現回路的選擇中，要通過配合的方式滿足配電變壓器的低壓側進線斷路器的保護，所以要對低壓斷路器三種狀態下的電流值提供有效的保護及整定計算。

3.1 低壓斷路器長延時過電流脫扣器的整定電流

低壓斷路器長延時過電流脫扣器的整定電流的值應與變壓器低壓側額定電流值相同等。

有關計算方式為:Iset1=K1IN2

其中，Iset1是長延時狀態下電流脫扣器的整定電流值，其單位為A，這時的K1應做好取值工作，其系數為1.1，而IN2則是變壓器低壓側的額定電流，其單位同樣為A。由此可以看出，長延時中的過電流為低壓側起到過負荷的保護作用。

3.2 低壓斷路器短延時過電流脫扣器的整定電流

在一般情況下，可以對低壓斷路器的電流設置成脫扣器的方式，從而完成整定電流的取值工作，整體的取值內容可以設置為3～6倍的長延時過電流脫扣器的整定電流，這樣低壓斷路器的短延時可以完成取值工作，其值為0.2-0.4s，有關計算公式為:Iset2=（3-6）Iset1

其中，Iset2為短延時過電流脫扣器的整定電流，所謂的短延時過電流脫扣器是基于整體電流在發生短路的過程中，會通過延時的方式是斷路器跳閘，從而實現對電流的保護。

4 結語

根據低壓配電設計規范而言，運用公式Idd1≥1.28Idzj

其中：

Idd1—末端線路短路電流;

Idzj—出線斷路器瞬時（或短延時）電流，也是脫扣器動作電流。

而在公式Idzj=Kq×Ir

其中：

Ir—出線長延時斷路器整定電流。

Kq—出線斷路器瞬時（或短延時）電流，也是脫扣器整定倍數；

由此公式可以了解到，當變壓器倍數越大，出線斷路器瞬時（或短延時）電流就越大，這時線路末端短路的發生概率就會越大。若發生單相短路問題，出線就會出現拒動，無法實現保護作業，就需要選用整定倍數的方式調節斷路器，減小整定倍數，強化它的保護作用。