配电变压器保护探讨

童平胜

摘 要：电力在我国的能源构成中占有十分重要的比例，对于整个国民经济的发展发挥着是否重要的作用，是整个国民经济以及人们日常生活中必不可少的资源。这就需要确保供电的稳定。在配电系统中变压器的应用必不可少，是整个配电系统的重要组成部分。本文就配电变压器保护优化装置进行探讨，提出了合理的保护方案，以此来提高配电变压器保护动作的可靠性。

关键词：配电变压器；故障；解决措施

变压器是配电网的主要设备，应用面广量大，其安全运行直接影响整个系统的可靠性。目前，配电变压器保护配置方面还存在许多问题，其中配电变压器与保护不匹配或存在动作死区，造成越级跳闸、拒动导致的事故相当多，因此，加强配电变压器保护优化配置，合理選择保护方案，可以提高配电变压器保护动作可靠性。

1.在环网供电单元时的情况

1.1环网供电单元的接线形式

环网供电单元由间隔组成，一般至少有3个间隔，包括2个环缆进出间隔和1个变压器回路间隔。

1.2环网供电单元保护方式的配置

环缆馈线与变压器馈线间隔均采用负荷开关，通常为具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开关。变压器馈线间隔还增加高遮断容量后备式限流熔断器来提供保护。实际运行证明，这是一种简单、可靠而又经济的配电方式。

1.2环网供电单元保护配置的比较

负荷开关用于分合额定负荷电流，具有结构简单、价格便宜等特点，但不能开断短路电流，增加高遮断容量后备式限流熔断器为保护元件，可开断短路电流，将两者结合起来，可满足配电系统各种正常和故障运行方式下操作保护的要求。断路器兼具操作和保护两种功能，但其结构复杂，造价昂贵，大量使用不现实。环网柜中大量使用负荷开关加熔断器组合装置，把操作与保护功能分别由两种简单、便宜的元件来实现，即用负荷开关来完成大量发生的负荷合分操作，而采用高遮断容量后备式限流熔断器对极少发生短路的设备起保护作用，既可避免使用操作复杂、价格昂贵的断路器，又可满足实际运行的需要。

综上所述可以看出：断路器具备所有保护功能与操作功能，但价格昂贵。负荷开关与断路器性能基本相同，但它不能开断短路电流。负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合，可断开短路电流，部分熔断器的分断容量比断路器还高，因此，使用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合不比断路器效果差，可费用却可以大大降低。

2.负荷开关加高遮断容量后备式熔断器组合的优点

2.1开合空载变压器的性能好

环网柜的负荷种类，绝大部分为配电变压器，一般容量不大于1250kVA，极少情况达1600kVA，配电变压器空载电流一般为额定电流的2%左右，环网柜开合空载变压器小电流时，性能良好，不会产生较高过电压。

2.2有效保护配电变压器

特别是对于油浸变压器，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器比采用断路器更为有效，有时后者甚至并不能起到有效的保护作用。当油浸变压器发生短路故障时，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据油箱的空间，将压力传给变压器油箱体，随短路状态的继续，压力进一步上升，致使油箱体变形和开裂。为了不破坏油箱体，必须在20ms内切除故障。如采用断路器，因有继电保护再加上自身动作时间和熄弧时间，其全开断时间一般不会少于60ms，不能有效地保护变压器。而高遮断容量后备式限流熔断器具有速断功能，且具有限流作用，可在10ms之内切除故障并限制短路电流，能够有效地保护变压器。

2.3没有必要在环网柜中采用断路器

因为环网配电网络的首端断路器（即110kV或220kV变电站的10kV馈出线断路器）的保护设置速断保护的时间为0s，若环网柜中采用断路器，即使整定时间0s，由于断路器固有动作时间分散，也很难保证是环网柜中的断路器而不是上一级断路器首先动作。

2.4高遮断容量后备式限流熔断器可对其后所接设备

熔断器的保护范围在最小熔化电流（通常为熔断器额定电流的2～3倍）到最大开断容量之间。限流熔断器的电流-时间特性一般为陡峭的反时限曲线，短路发生后，可在很短的时间内熔断，切除故障。如果采用断路器作保护，将使其它电器如电缆、电流互感器、变压器套管等元件的热稳定要求大幅度提高，加大了电器设备的造价，增大工程费用。

在这里，有必要指出在采用负荷开关加高遮断容量后备式熔断器组合时，两者之间要很好地配合，当熔断器非三相熔断时，熔断器的撞针要使负荷开关立即联跳，防止缺相运行。

3.终端用户高压室时的情况

GB14285-1993《继电保护和安全自动装置技术规程》中规定：选择配电变压器的保护开关设备时，当容量等于或大于800kVA，应选用带继电保护装置的断路器。对于这个规定，可以理解为基于以下两方面的需要：一方面配电变压器容量达到800kVA及以上时，过去多数使用油浸变压器配备有瓦斯继电器，使用断路器可与瓦斯继电器相配合，从而对变压器进行有效地保护；另一方面对于装置容量大于800kVA的用户，因种种原因引起单相接地故障导致零序保护动作，从而使断路器跳闸、分隔，不至于引起主变电站的馈线断路器动作，影响其他用户的正常供电。此外，标准还明确规定，即使单台变压器未达到此容量，但如果用户的配电变压器的总容量达到800kVA时，亦要符合此要求。标准GB 14285—1993《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，选择配电变压器的保护开关设备时，当容量等于或大于800 kVA，应选用带继电保护装置的断路器。对于这个规定，可以理解为基于以下两方面的需要：①配电变压器容量达到800kVA及以上时，过去多数使用油浸变压器，并配备有瓦斯继电器，使用断路器可与瓦斯继电器相配合，从而对变压器进行有效地保护。②对于装置容量大于800kVA的用户，因种种原因引起单相接地故障导致零序保护动作，从而使断路器跳闸，分隔故障，不至于引起主变电站的馈线断路器动作，影响其他用户的正常供电。

此外，标准还明确规定，即使单台变压器未达到此容量，但如果用户的配电变压器的总容量达到800kVA时，亦要符合此要求。

4.结束语

10 kV配电变压器的保护配置主要有断路器、负荷开关或负荷开关加熔断器，综合技术-经济性能和运行管理因素，无论在10 kV环网供电单元还是在终端用户高压配电单元中，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器，为此，推荐采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的配置作为配电变压器保护的保护方式。

参考文献：

[1]贺家礼，宋从矩.电力系统继电保护原理[M]. 北京：水利电力出版社，1991.

[2]夏道之，于永源，杨绮雯. 电力系统分析[M]. 北京：水利电力出版社，1995.

[3]GB 14285—1993，继电保护和安全自动装置技术规程[S].