摘要：低压配电变压器指的是配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输电能的静止电器。而变压器的运行会直接影响到电网的安全和供电的稳定性。然而在目前的技术水平下，乡镇的低压配电变压器的保护措施还显得非常单一，无法满足人们越来越高的用电需求。因此，如何在保护系统上作出改进和升级，成为了现阶段的主要矛盾。
关键词：供电所；低压配电；变压器的保护系统；设计问题分析
1导言
配电变压器自动保护的实现和配电网的安全 、稳定 、经济运行是坚强电网建设的重要内容之一 。作为供配电环节的重要设备组件 , 无论是城市低压配电网变压器 ,还是工业用户供用电网配电变压器 ,其运行的经济性和保护的可靠性 、便捷性 ,都是相关企业和用户实现安全生产和节能减排目标的前提条件。
2配电变压器的保护要求
为适应日趋严格的环境要求 ,配电网的建设与改造方向为 : 简化电压等级 ,减少变压层次 ; 建设外围环网 ,高压深入市区供电 ; 设备朝节能 、无油 、小型 、组合式方向发展 。城市低压配电网和工业用户供用电网电压等级为 110 k V 、35/63 k V 、10/6 k V 、380/220 V 。不是每台变压器都需要设置以下所有的保护 , 而应根据变压器的等级和实际运行情况 , 以 《继电保护和安全自动装置技术规程 》为依据 ,有选择地实施保护。
2.1主保护
配电变压器的主保护一般包括瓦斯保护 、纵联差动保护 、差动速断保护和温度保护等 。由于油浸式变压器的内部和外部故障大多会产生温升和电弧 ,因此 ,瓦斯保护分轻瓦斯动作和重瓦斯动作 。前 者瞬时动 作于信号 , 后 者延时动 作于跳 闸。800 k V A 及以上普通场所的油浸式变压器和 315 k V A 及以上的车间变压器都应装设瓦斯保护 。干式变压器则必须装设温度保护。变压器过载、匝间短路、相间短路、绝缘性能老化 、主动散热设备故障等都会引起温度升高 。1 000 k V A 及以上油浸式变压器也应装设温度保护。2 000 k V A 及以上变压器可考虑装设纵联差动保护 。差动保护主要用来保护变压器内部及出线端的相间短路 ,以及绕组的匝间短路 。差动保护具有选择性好 、灵敏系数高 、动作迅速等优点 ; 缺点是保护装置所需设备较多 、整定计算和调试复杂 。典型的变压器保护选用基于比率制动原理的差动保护及二次谐波制动的差动保护作为主保护, 其原理是利用各自的优势进行互补 。当变压器内部发生严重短路故障或在保护范围内的引线发生故障时 , 可能使 T A 暂态饱和 ,从而被误判为励磁涌流而拒动或延迟动作 。为防止这种误动作 , 采取躲励磁涌流和最大不平衡电流 、不加制动判据的变压器差动速断保护 。当任何一相差动电流大于差动保护定值 , 差动速断保护瞬时动作 ,且不受二次谐波闭锁条件限制直接动作 ,具有很高的可靠性和快速性 。配电变压器差动保护逻辑框图如图 1所示 。
图 1 变压器差动保护逻辑框图
2.2后备保护
过流保护 、电流速断 、过负荷保护 、失 / 过电压保护 、闭锁调压等属于后备保护 。装设过流保护或带电压闭锁的过电流保护 , 并在低压侧装设限时速断保护 , 作为主变及相邻元件 ( 中低压侧母线 、馈线 ) 的后备保护 。各侧过流保护整定原则具体为 : 低压侧过流保护按该侧最大负荷电流整定计算 ,与本侧馈线的过流保护配合 ,同时保证本侧母线故障时具有足够的灵敏度 。保护不经由方向元件闭锁 ,动作后短时限跳开本侧母线联接开关 ,长时限跳开本侧断路开关 。对并列运行的变压器以及有可能做其他变压器备用的变压器等 ,可考虑设置过负荷保护 ,一般动作于信号 ,也可根据变压器的过载 - 时间特性曲线 ,动作于跳闸或减载 ; 对不接地运行的变压器 , 为防止工频过电压的危害 ,一般要装设失 / 过电压保护 ,动作后跳变压器各侧开关 。
2.3变压器辅助保护
变压器辅助保护包括 T A( 流互 ) 断线闭锁和 T V( 压互 ) 断线告警 、开关状态显示 、风机启停控制 、测量功能和电量计量功能等 。
3低压配电变压器的保护系统设计方案
3.1防雷保护技术
在乡镇地区，尤其是在靠近山区和空旷地带的地区，很容易遭受雷击，所以保护系统的设计首先要考虑到自然环境的影响。在当前的技术水平下，对于抗冻、抗高温、抗潮湿等条件能够有比较合理的应对方式，但是在防雷击上尚未形成有效的方案。而现阶段大多数的象征配电变压器的损坏也多是由于雷击造成。所以这需要防雷板胡技术的支持。例如可以在高压侧壁雷器方面作出调整，改用阀型避雷器，并安装于检修规定的安全距离内。这样吧㠲便于工作人员的维修和保养，提升供电的稳定性和安全性，对于乡镇供电工作具有重要的意义。
3.2变压器的数据模块
变压器的数据模块主要包含两方面。 一是对温度的采集，二是对电量参数的采集，其目的在于防止变压器温度过高或过流，提升安全性能。
3.2.1温度采集
温度采集主要通过温度传感器进行变压器温度的采集，并将采集到的数据经过放大处理进行整理和分析，并最终显示出来。而工作人员也可以通过显示的数据判定是否要对变压器进行进一步保护。
3.2.2电量参数采集
利用电流传感器对三相电压进行转压、降压。在处理之后将电压和电流导入能量芯片之中。这种芯片是 ATT7022B芯片，可以在三线制和四线制电路中使用。而利用这一芯片可以对电压和电流的数据进行有效分析，并对其无功功率、有功功率等进行准确计算，将数据通过接口传输给外部的控制设备。而这可以对电量参数进行有效管理，根据电量的高度来进行合理的工作安排，减少运行时的故障。
3.3高压熔断器
由于乡镇的配电变压器的容量一般比较小，一般情况下是无法安装复杂的继电保护设备的。因此，只能通过熔断器来进行短路保护。目前常用的熔断器为高也跌落时熔断器，也就是常说的跌落保险，可以利用这一设备来对乡镇的配电变压器进行有效保护。这一设备的特点是结构简便， 且重量轻， 成本低， 在维护方面也非常简单。 另一方面，此熔断器的断开点非常明显，不仅能对高压配电线路进行有效保护，还能够用于变压器的停、送操作。如果引出线发生短路时，则熔丝会熔断，电源会被切除，从而起到保护变压器的作用。
3.4低压侧保护
低压侧保护主要采用低压熔断器作为保护措施。而总熔断器熔丝的额定电流一般情况下有低压侧的额定电流值决定。而配电变压器的低压熔断器和高压熔断器的配合工作要非常到位，熔断的顺序要充分控制到位。如果低压侧供电分支线出现短路或过载时，则分时线熔断器熔丝会先熔断；如果变压器内部短路时，高压熔断器熔丝会先行熔断；低压侧出线发生短路时，则低压侧熔断器熔丝会先熔断。
4结语
综上所述，不难看出象征变压器保护设备仍然需要进一步发展。如果变压器出现故障，会导致供电中断，无论对于生产还是居民的生活都会产生严重的阻碍。因而提升变压器的稳定性也是未来工作的主要目标之一。而本次研究中所设计的智能化保护系统能够对低压配电变压器的日常运行产生有效的保护作用，从而稳定供电工作，也便于工作人员对于变电器的控制，进一步保障其正常使用。
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论文作者:张孟瑞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/19
标签：变压器论文; 熔断器论文; 低压论文; 差动论文; 电流论文; 动作论文; 过电压论文; 《电力设备》2017年第25期论文;