变压器低压侧断路器的选择与整定的探析

2021-12-07江苏基久网络科技有限公司南京分公司余德源

河北农机 2021年3期

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变压器是电气设备最为基础的组成部分，也是最为重要的组成部分，所以在使用电气设备的工程中，经常会遇见变压器与相关辅助电元器件的选择问题，这时可以根据不同电气设备的特征进行辅助电源器件的选择，完成对变压器低压侧断路器的选择与整定的探析。

1 低压侧进线断路器长延时过电流保护计算法

配电变压器低压侧出口断路器长延时的整定计算中，会涉及几个关键词就是，配电变压器、也就是一般是10/0.4kV的变压器、低压侧出口断路器不是母线下侧而是母线上侧的长延时选择，通过这三个关键词，这里要着重讲解长延时的问题，在发出变电上没有人使用这一种说辞，多数用于供配电，叫做2set1，即低压侧2set1，高压侧没有这种说法。对于变压器的保护，通过靠高压侧的方式，就可以实现这个功能，低压侧在其中起到待负荷切换、通断的一个功能，甚至一些设置中高压侧也可以完成相关功能的处理。但是在实际电气设备运用的过程中，还需要应用低压侧断路器来完成长延时的整定。

低压场用变压器低压侧开关保护，通过长延时过流保护整定计算法完成动作电流定制的整定计算。动作电流IOP躲低压厂用变压器低压侧额定电流整定，即：IOP=KrelIe/Kt

其中Krel——为可靠系数，其值可取1.1—1.2；

Kt——为返回系数，其值可取0.85—0.95；

Ie——厂用变压器低压侧一次额定电流

其原因是当变压器过载以后，经过一定的时间，要切断过载，否则对非油的变压器伤害特别大。当然，在相关整定内容中，不仅仅是电流值上的整定，还有时间上的整定。时间值的整定，就分为定时限和反时限。在供配电时，2set1≥P=KrelIe/Kt

而在动作时间定制的整定计算中，通过定时限动作时间整定计算应考虑以下两个原则：

定时限是固定的时限，数值不会发生变化，以台阶状的状态呈现。首先是与下级保护最动作时间进行配合，完成相关的计算。下级出现问题时，下级会发生跳动的状态，而定时限不发生变化，这样变化会使低压母线数值减小，若定时限发生变化，那么低压母线将会出现失电的状况，致使停电面积扩大[1]。

还有一种断路器的形式，就是反时限，通过下滑的抛物线状态呈现，反时限是上级在上、下级在下，但是两者并非是两条线，上级与下级中都存在不稳定区，上级与下级的不稳定区在工作段是分开的，可以通过中间的空档插入电流，继而正确的区分[2]。不要求上级与下级处于同一段线路中，允许两者间的相互交叉，但要确保在工作的区段，正常电流的区段，在这个范围之内上级与下级断路器间应存有空隙，实现上下级断路器的选择。通过反时限动作特定时间常数的整定计算法，对反时限特性与下级保护线路进行配合计算[3]。

在此过程中，要明确出口断路器的长延时保护对象是变压器还是不同的线路，明确这个问题，才能完成后面选择与整定的探析[4]。

2 配电变压器低压侧进线断路器的选择与整定

在配电变压器低压侧断路器的选择上，可以事先对低压断路器的功能进行分类，市场中多数低压短路器的功能为选择性与非选择性两种，通过变压器低压侧断路器用选择性的断路器，可以按照1p-4p的方式进行极数的选择，并根据不同的工作条件，对不同的额定频率与额定电压对不同回路的频率内容进行选择，从而选择出电压相适应的方案，满足不同条件下的分断需求。

在运用变压器进行低压侧进线过程中，会通过长延时的方式得到电流脱扣器的整定数值。所以，在对有关数值内容进行计算的过程中，要将相关延时的值进行计算，其公式为：Ir=1.0In。

引用这样的计算方式，是因为变压器低压侧在进线断路过程中，会运用框架断路器进行作业[5]。而此时的脱扣器可以选择不同的保护方式，运用这样的方式，强化不同产品间的整定电流级。相关进电线的电流脱扣器的整定值在此过程中可以设置：Ir=(0.4～1.0)In：

通过上述的运算，我们了解都，不同产品由于整点电流级差是不相同的。所以，在相关的进电线上，长延时断路器脱扣器整定数值也将发生变化，这里面所说的1.1倍的额定电流，是理论上的，但在实际应用过程中，并不会通过这样的方式进行破解。也就是说，配电变压器低压侧进线断路器长延时的整定数是额定数的1.1倍，这样的说辞是混淆了两者间的概念[6]。

在运用变压器进行低压侧进线过程中，需要通过变压器低压侧进线断路器提供整定保护。

在长延时电流脱扣器的整定公式中，Izd1=Kzd1×Ieb：

其中：

Ieb—变压器低压侧额定电流；

Kzd1—长延时断路器脱扣器可靠系数，其值取1.1。

而短延时电流脱扣器的整定公式中，Izd2=MKzd2×Ieb（注：相关的时限值，可以用0.3s）。

其中：

Kzd2—短延时断路器脱扣器可靠系数，取1.3；

M—过电流倍数，无确定值时可取3。

瞬时过电流脱扣器整定公式中Izd3≥1.3Idd1。

其中：

Idd1为出线端单相短路电流。

为了确保变压器保护线路与相关回路的配合选择，通常运用变压器低压侧进电的方式，其中断路器不宜设置瞬时电流进行相应的保护。

在对变压器低压侧进线断路器进行选择与保护整定的过程中。可以通过选择变压器的方式完成低压侧进电线断路器，再通过确定脱扣器的整定值完成最后的校验与保护工作。对于整体的数值内容，可以运用该方式进行：Ir>Izd1、Isd>Izd2,

在该计算方法中，对于变压器低压侧进电线断路器进行整定值的判别，并通过长延时电流、短延时电流所得的值与整定电流相比较，两者应大于整定电流，才能满足对变压器的整定保护工作[7]。

3 配电变压器低压侧断路器三段式电流保护值的整定计算

在整体设计计算的过程中，多数是将半小时最大负荷作为计算负荷内容，利用计算负荷PC（Qc、Sc或Ic）完成内容的表述。多数低压断路器的中小截面积35MM2以下的导线会出现发热常数T，而这一数值也会处在10分钟以上的时段，通过对该导体的温度进行测试，维持30分钟以上的平均最大负荷值才有可能实现最高温升，从而在极短的时间内容处于尖峰电流，因此在计算负荷电流时可以利用Q30表示无功计算负荷，用P30表示有功计算负荷，用Q30表示无功计算负荷，用S30表示视在计算负荷，用I30表示计算电流。

计算负荷的确定是工厂供电设计中很重要的一环，计算负荷的确定是否合理，直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。如果计算负荷确定的过大，将使电气设备选得过大，造成投资中有色金属的浪费；而计算负荷确定的过小，则电气设备运行时电能损耗增加，并产生过热，使其绝缘过于老化，甚至烧毁、造成经济损失。因此，在供电设计中,废根据不同的情况，选择正确的计算入法来确定计算负荷。目前，经常采用确定计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法。

在电气设备运行中，由于电动机的起动、电压波动等诸方面的因素会出现短时间的比计算电流大几倍的电流,这种电流称为尖峰电流，其持续时间一般为1～2s尖峰电流是选择熔断器、整定自动空气开关、整定继电保护装置以及计算电压波动时的重要依据。

基于上述内容，在低压断路器处于正常的情况下，会帮助接通或断开负荷电流，同时，还可以通过负荷及短路的方式实现对电路的保护，所以，要对配电压器低压侧的断路器进行整定与选择。要了解配电压器低压侧总断路器的设置，共分为三种。第一种，断路器处于长延时的状态，第二种断路器处于短延时的状态，第三种短路器处于瞬时的状态，为了给变压器提供相应的保护，在出现回路的选择中，要通过配合的方式满足配电变压器的低压侧进线断路器的保护，所以要对低压断路器三种状态下的电流值提供有效的保护及整定计算。