(国网湖南省电力公司邵阳供电分公司 湖南邵阳 422000)
摘要：无论是在环网供电单元、箱式变电站或是终端用户的高压室结线方式中，如配电变压器发生短路故障时，保护配置能快速可靠地切除故障，对保护10kV高压开关设备和变压器都非常重要。因此，研究10kV配电变压器保护配置方式具有重要意义。本文简单分析了接种保护装置方式以及各种方式的对比和选择。
关键词：10kV配电变压器；保护配置；方式
引言：10kV配电变压器保护配置通常有3种：一是，负荷开关保护配置；二是，负荷开关加高压熔断器组合保护配置；三是，断路器保护配置。负荷开关投资少，但不能开断短路电流，所以很少选用；负荷开关加高压熔断器组合的保护配置方式，既可开断短路电流，又可满足实际运行需求，且投资少，操作简单；断路器的技术性能虽比负荷开关加高压熔断器组合要好，但其投资较大，且操作复杂，不适于广泛应用。这3种保护配置都有其优缺点，需要根据配电变压器的情况进行组合应用，提高保护效果。
1 10kV配电变压器保护配置方式介绍
1.1负荷开关
负荷开关是10kV配电变压器最常用的过载保护开关，它具有经济、操作方便等特点，能开断负荷电流，但是不能切断故障电流。高压负荷开关一般由收底架、支持和拉杆绝缘子、闸刀、动静触头、消弧触头、灭弧装置、传动结构及手动操作等组成。负荷开关分闸时，由分闸弹簧释放能量，使主触刀先断开，然后，弧触刀瞬间分断电流。在弧触刀断开瞬间会产生电弧，灭弧装置在电弧的作用下会产生气体使电弧熄灭。合闸负荷开关通过传动机构使合闸弹簧储能，当储能终止时，弹簧释放能量，实现触刀高速闭合。
1.2负荷开关加高压熔断器
高压熔断器是最简单的保护装置，主要应用于高压输电线路、变压器、电压互感器等电气设备的过载和短路保护。据其用途，可分为跌落式、喷射式和瓷套式等。熔断器串联在被保护电路中，当发生过载或故障时，熔件融化，切断电路，达到保护电路或设备的目的。因此，高压熔断器可以弥补负荷开关不能切断短路电流的缺陷。
1.3断路器
断路器在电力系统中主要用来分断正常负荷电流和故障时的短路电流，为了实现自动分断故障时短路电流的功能，必须配备相应的继电保护系统装置。当被保护的变压器发生故障时，由继电器保护装置迅速准确地给断路器发出跳闸命令，使故障变压器及时从系统中断开，减少对变压器的损坏，降低对系统的影响，保证系统其他部分继续运行。真空断路器是大容量10kV配电变压器主要的一种短路保护开关，因其开断容量大、分断次数多，广泛地应用于变压器保护。
2 10kV配电变压器保护配置方式的合理选择
2.1保护配置的综合比较
负荷开关加高压熔断器组合既可以满足配电变压器在正常运行或故障运行方式时的操作保护要求，又可以大大降低了保护配置的造价，简化了继电保护装置的结构。断路器的开关性能高，但是其结构的设计及参数的整定均严格按标准要求进行，具有保护和操作两种功能，因此，其结构复杂，造价昂贵。环网柜中大量使用负荷开关加高压熔断器组合配置，由两种简单、便宜的元件来实现对电力设备不尽相同的操作与保护功能，即负荷开关完成发生频率高的负荷分合操作，高压熔断器完成发生频率低的短路保护动作，这样既可以减少造价，又可满足实际运行的需要。表1列出3种保护配置方式的综合比较。从表中可以看出：第一，断路器具备所有保护功能与操作功能，但价格昂贵；第二，负荷开关与断路器性能基本相同，但它不能开断短路电流；第三，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。
表1 3种保护配置的综合比较表
2.2负荷开关加熔断器组合
负荷开关加高压熔断器所构成的组合电器保护具有占地面积小、经济成本低、操作过程简单等优点，因此，10kV配电变压器保护装置的一部分。负荷开关加熔断器组合电器可以开断至31.5kA的短路电流，其基本特征是依赖熔断器熔断触发撞针动作于负荷开关。熔断器是分相熔断，其熔断是因短路电流熔断。在配电网系统内的短路有单相、二相、三相短路，且单相、二相短路居多，故熔断器也以熔断一相、二相居多。但任一相熔断后，撞针触发负荷开关的脱扣器，都引起负荷开关三相联动，其顺序总是先熔断熔丝，后断负荷开关。在单相或二相熔断时，开关未断开前，未熔断相还有电流，负荷开关此时不仅是切断负载电流，还要切断未熔相的电流。这个电流称作转移电流，其值是个变量，但大于负荷开关的额定电流。转移电流的大小取决于变压器容量和短路状态。
2.3跌落式熔断器
跌落式熔断器是变电站常用的短路保护开关，其工作原理是通过熔体熔断产生的隔离口实现保护配电变压器的目的，具有价格低、实用性较好、对户外环境适应性强、操作过程简单、可对设备投/切操作进行保护的优点，通常适用于单台容量不大于315kVA的配电变压器。另外，跌落式熔断器还有非常清晰的断开点，因此具备隔离开关功能，可有效缩减停电时间和范围，为维修创造良好的安全作业环境。通常，熔断器的额定电流应是熔体额定电流的1.5到2倍，其额定电压必须与其它设备的额定电压相匹配。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护。目前，10kV户外跌落式熔断器分为三种型号，即50A、100A、200A。200A跌落式熔断器的遮断能力上限是200MVA，下限是20MVA。其工作原理是：熔丝管两端的动触头依靠熔丝系紧，将上动触头推入“鸭嘴”凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固地卡在“鸭嘴”里。当短路电流通过熔丝熔断时，产生电弧，熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。
结束语
总而言之，从技术性能和运行管理等方面分析，10kV配电变压器中采用负荷开关加熔断器组合的保护配置以及跌落式熔断器，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。通常，可以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10kV配电变压器保护的保护方式。
参考文献:
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[3]赵鹏.住宅小区10kV配电变压器保护配置方式的选择探讨[J].科技展望,2015,25(33):57.
论文作者:姜旺明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/20
标签：熔断器论文; 负荷论文; 变压器论文; 电流论文; 组合论文; 高压论文; 断路器论文; 《电力设备》2017年第26期论文;