變壓器低壓側(cè)斷路器的選擇與整定的探析

江蘇基久網(wǎng)絡(luò)科技有限公司南京分公司 余德源

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

1 低壓側(cè)進(jìn)線斷路器長延時過電流保護(hù)計(jì)算法

配電變壓器低壓側(cè)出口斷路器長延時的整定計(jì)算中，會涉及幾個關(guān)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(cè)出口斷路器不是母線下側(cè)而是母線上側(cè)的長延時選擇，通過這三個關(guān)鍵詞，這里要著重講解長延時的問題，在發(fā)出變電上沒有人使用這一種說辭，多數(shù)用于供配電，叫做2set1，即低壓側(cè)2set1，高壓側(cè)沒有這種說法。對于變壓器的保護(hù)，通過靠高壓側(cè)的方式，就可以實(shí)現(xiàn)這個功能，低壓側(cè)在其中起到待負(fù)荷切換、通斷的一個功能，甚至一些設(shè)置中高壓側(cè)也可以完成相關(guān)功能的處理。但是在實(shí)際電氣設(shè)備運(yùn)用的過程中，還需要應(yīng)用低壓側(cè)斷路器來完成長延時的整定。

低壓場用變壓器低壓側(cè)開關(guān)保護(hù)，通過長延時過流保護(hù)整定計(jì)算法完成動作電流定制的整定計(jì)算。動作電流IOP躲低壓廠用變壓器低壓側(cè)額定電流整定，即：IOP=KrelIe/Kt

其中Krel——為可靠系數(shù)，其值可取1.1—1.2；

Kt——為返回系數(shù)，其值可取0.85—0.95；

Ie——廠用變壓器低壓側(cè)一次額定電流

其原因是當(dāng)變壓器過載以后，經(jīng)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(dāng)然，在相關(guān)整定內(nèi)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(jì)算中，通過定時限動作時間整定計(jì)算應(yīng)考慮以下兩個原則：

定時限是固定的時限，數(shù)值不會發(fā)生變化，以臺階狀的狀態(tài)呈現(xiàn)。首先是與下級保護(hù)最動作時間進(jìn)行配合，完成相關(guān)的計(jì)算。下級出現(xiàn)問題時，下級會發(fā)生跳動的狀態(tài)，而定時限不發(fā)生變化，這樣變化會使低壓母線數(shù)值減小，若定時限發(fā)生變化，那么低壓母線將會出現(xiàn)失電的狀況，致使停電面積擴(kuò)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(tài)呈現(xiàn)，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(wěn)定區(qū)，上級與下級的不穩(wěn)定區(qū)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(qū)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(qū)段，正常電流的區(qū)段，在這個范圍之內(nèi)上級與下級斷路器間應(yīng)存有空隙，實(shí)現(xiàn)上下級斷路器的選擇。通過反時限動作特定時間常數(shù)的整定計(jì)算法，對反時限特性與下級保護(hù)線路進(jìn)行配合計(jì)算[3]。

在此過程中，要明確出口斷路器的長延時保護(hù)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(cè)進(jìn)線斷路器的選擇與整定

在配電變壓器低壓側(cè)斷路器的選擇上，可以事先對低壓斷路器的功能進(jìn)行分類，市場中多數(shù)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(cè)斷路器用選擇性的斷路器，可以按照1p-4p的方式進(jìn)行極數(shù)的選擇，并根據(jù)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(nèi)容進(jìn)行選擇，從而選擇出電壓相適應(yīng)的方案，滿足不同條件下的分?jǐn)嘈枨蟆?/p>

在運(yùn)用變壓器進(jìn)行低壓側(cè)進(jìn)線過程中，會通過長延時的方式得到電流脫扣器的整定數(shù)值。所以，在對有關(guān)數(shù)值內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算的過程中，要將相關(guān)延時的值進(jìn)行計(jì)算，其公式為：Ir=1.0In。

引用這樣的計(jì)算方式，是因?yàn)樽儔浩鞯蛪簜?cè)在進(jìn)線斷路過程中，會運(yùn)用框架斷路器進(jìn)行作業(yè)[5]。而此時的脫扣器可以選擇不同的保護(hù)方式，運(yùn)用這樣的方式，強(qiáng)化不同產(chǎn)品間的整定電流級。相關(guān)進(jìn)電線的電流脫扣器的整定值在此過程中可以設(shè)置：Ir=(0.4～1.0)In：

通過上述的運(yùn)算，我們了解都，不同產(chǎn)品由于整點(diǎn)電流級差是不相同的。所以，在相關(guān)的進(jìn)電線上，長延時斷路器脫扣器整定數(shù)值也將發(fā)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(shí)際應(yīng)用過程中，并不會通過這樣的方式進(jìn)行破解。也就是說，配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)線斷路器長延時的整定數(shù)是額定數(shù)的1.1倍，這樣的說辭是混淆了兩者間的概念[6]。

在運(yùn)用變壓器進(jìn)行低壓側(cè)進(jìn)線過程中，需要通過變壓器低壓側(cè)進(jìn)線斷路器提供整定保護(hù)。

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(cè)額定電流；

Kzd1—長延時斷路器脫扣器可靠系數(shù)，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(guān)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(shù)，取1.3；

M—過電流倍數(shù)，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(hù)線路與相關(guān)回路的配合選擇，通常運(yùn)用變壓器低壓側(cè)進(jìn)電的方式，其中斷路器不宜設(shè)置瞬時電流進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。

在對變壓器低壓側(cè)進(jìn)線斷路器進(jìn)行選擇與保護(hù)整定的過程中?？梢酝ㄟ^選擇變壓器的方式完成低壓側(cè)進(jìn)電線斷路器，再通過確定脫扣器的整定值完成最后的校驗(yàn)與保護(hù)工作。對于整體的數(shù)值內(nèi)容，可以運(yùn)用該方式進(jìn)行：Ir>Izd1、Isd>Izd2,

在該計(jì)算方法中，對于變壓器低壓側(cè)進(jìn)電線斷路器進(jìn)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(yīng)大于整定電流，才能滿足對變壓器的整定保護(hù)工作[7]。

3 配電變壓器低壓側(cè)斷路器三段式電流保護(hù)值的整定計(jì)算

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

計(jì)算負(fù)荷的確定是工廠供電設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)，計(jì)算負(fù)荷的確定是否合理，直接影響到電氣設(shè)備選擇的合理性、經(jīng)濟(jì)性。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過大，將使電氣設(shè)備選得過大，造成投資中有色金屬的浪費(fèi)；而計(jì)算負(fù)荷確定的過小，則電氣設(shè)備運(yùn)行時電能損耗增加，并產(chǎn)生過熱，使其絕緣過于老化，甚至燒毀、造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，在供電設(shè)計(jì)中,廢根據(jù)不同的情況，選擇正確的計(jì)算入法來確定計(jì)算負(fù)荷。目前，經(jīng)常采用確定計(jì)算負(fù)荷的方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法。

在電氣設(shè)備運(yùn)行中，由于電動機(jī)的起動、電壓波動等諸方面的因素會出現(xiàn)短時間的比計(jì)算電流大幾倍的電流,這種電流稱為尖峰電流，其持續(xù)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(guān)、整定繼電保護(hù)裝置以及計(jì)算電壓波動時的重要依據(jù)。

基于上述內(nèi)容，在低壓斷路器處于正常的情況下，會幫助接通或斷開負(fù)荷電流，同時，還可以通過負(fù)荷及短路的方式實(shí)現(xiàn)對電路的保護(hù)，所以，要對配電壓器低壓側(cè)的斷路器進(jìn)行整定與選擇。要了解配電壓器低壓側(cè)總斷路器的設(shè)置，共分為三種。第一種，斷路器處于長延時的狀態(tài)，第二種斷路器處于短延時的狀態(tài)，第三種短路器處于瞬時的狀態(tài)，為了給變壓器提供相應(yīng)的保護(hù)，在出現(xiàn)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(cè)進(jìn)線斷路器的保護(hù)，所以要對低壓斷路器三種狀態(tài)下的電流值提供有效的保護(hù)及整定計(jì)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(yīng)與變壓器低壓側(cè)額定電流值相同等。

有關(guān)計(jì)算方式為:Iset1=K1IN2

其中，Iset1是長延時狀態(tài)下電流脫扣器的整定電流值，其單位為A，這時的K1應(yīng)做好取值工作，其系數(shù)為1.1，而IN2則是變壓器低壓側(cè)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(cè)起到過負(fù)荷的保護(hù)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(shè)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(nèi)容可以設(shè)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(guān)計(jì)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(fā)生短路的過程中，會通過延時的方式是斷路器跳閘，從而實(shí)現(xiàn)對電流的保護(hù)。

4 結(jié)語

根據(jù)低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范而言，運(yùn)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(shù)；

由此公式可以了解到，當(dāng)變壓器倍數(shù)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(fā)生概率就會越大。若發(fā)生單相短路問題，出線就會出現(xiàn)拒動，無法實(shí)現(xiàn)保護(hù)作業(yè)，就需要選用整定倍數(shù)的方式調(diào)節(jié)斷路器，減小整定倍數(shù)，強(qiáng)化它的保護(hù)作用。