【doc】浅谈10kV配变容量在1600kVA以下采用负荷开关+熔断器组合方式保护变压器的合理性

浅谈10kV配变容量在1600kV A以下采用负荷开关＋熔断器组合方式保护变压器的合

理性

交流与探讨主持人:党毅

GUANGXIDIANYE

店景

浅谈10kV配变容量在1600kV A以下采用负荷开关+

熔断器组合方式保护变压器的合理性

张俊成龚文英

(1.南宁供电局,南宁市530031;2.广西大学电气工程学院,南宁市530004)

【摘要】本文通过对短路电流和变压器激磁涌流的分析,以及对高压熔断器性能的分析,论证了变压器容量在1600kV A

以下采用熔断器保护的合理性.

【关键词】短路电流;激磁涌流;熔断器

城网改造工程中,环网柜已被广泛和大量的使用,对于容

量在1600kV A以下的变压器多采用熔断器来保护,熔断器的

熔体电流也由厂家配套选用,设计人员免去了繁琐的计算,但

熔断器保护变压器时的开断时间,灵敏度,选择性以及负荷开

关承担的转移电流等问题又如何考虑呢?本文对此作简单的

探讨.

1低压电网短路电流的特点

低压电网发生短路时,电网运行将由正常工作状态过渡

到短路状态,其短路电流曲线如图1所示:

U

正常状态短路状态:短路状态

图1

短路过程分为暂态过程和稳态过程,暂态短路电流i可

分解为周期性i,和非周期性,周期分量的幅值是不变的,它

等于稳态短路电流I的幅值,非周期分量是不断衰减的.短路发生后,大约经过10ms,出现短路电流的最大瞬时值(电流峰值),我们称为短路冲击电流,其值可达稳态短路电流的1-4

倍左右,例如当变压器短路电压为5%,高压侧为额定电压,低压侧短路,则稳态短路电流可达额定电流的20倍;其冲击电流可达到额定电流的28倍左右.冲击电流峰值在半个周波也就是10ms时段出现.其值一般取;

i2.55IIsh=1.5I

而在1000kV A及以下变压器低侧发生三相短路时,其值

取:

i,h=1.8II.h=1.09I

按照以上方式计算出的结果,在一般书中均有所刊载.对

短路电流的描述主要是为了探讨熔断器的熔体在短路过程中

的特性,由图1见:

1.1短路冲击电流发生在10ms的时段,熔断器如能在此

时段熔断其断开时间将是10ms.这是任何高压断路器无法比的,10kV断路器时间均>t60ms.

1.2冲击电流是逐渐衰减的,如果熔断器不能在第一个

周期的峰值熔断,则短路冲击电流将逐渐衰减,动作时间将大于10ms,而是按照熔断器的电流一时间特性曲线来决定其熔断时间.

1.3熔断器熔体熔断时间受到两个因素的影响:

1.3.1系统的短路容量;短路容量大,熔断时间快

1.3.2熔断器熔体的选择;熔体电流小,熔断时间快.

2变压器的激磁涌流对熔断器选择的

影响

激磁涌流,又称空载合闸电流,是变压器在空载投入时,

或者在外部故障切除后突然恢复电压时所产生的一个电流. 在这种情况下,由于变压器铁芯中的磁通不能突变,也就是磁通在加上电压的初瞬间(t--O)仍维持为零,从而与三相电

路突然短路时所发生的物理过程相似.铁芯中将同时产生两个磁通,一个是符合磁路欧姆定律的周期分量(与短路的i

相当),一个是符合电磁感应定律的非周期分量(与短路

的i相当).这两磁通分量在t=0时大小相等,极性相反,使合2006.9(总第78期)团

屋电景主持人:党毅交流与探讨

GUANGⅪDIANYE

成磁通=0如图2所示.经半个周期后,达到最大值.(与

短路的i相当)这时铁芯严重饱和,激磁电流迅速增大,可达到额定电流的8-10倍,形成类似涌浪的电流.此涌浪电流中含有数值很大的非周期分量,而且衰减较慢.(与短路电流非周期分量相比)很显然熔断器的熔体电流如果躲不过激磁涌流,就可能在变压器空载投入时或电压突然恢复时熔断,发生误动作.

3熔断器的特性

高压熔断器结构简单,具有良好的短路保护和过负荷保

护功能.它是人为的在电路中间设置的一个最薄弱的发热元件.(熔体或熔丝)当流过熔体的电流超过一定数值时,熔体

自身产生热量自动的将熔体熔断,达到断开电路的目的及保护电器设备不受到损害.

户内熔断器(限流熔断器)为单相高压电器设备,各种型

号的限流熔断器的外形结构,灭弧原理都基本相同.熔丝由单根或多根镀银的细铜丝并联绕成螺旋状,熔丝埋放在石英砂中.当过载或短路时,熔丝熔断.电弧出现在多条石英砂的缝//

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表1

隙中.由于石英砂对电弧的强烈的去游离作用,每条缝隙中的金属蒸汽少,冷却效果好使电弧熄灭,在短路电流达到峰值之前已被断开,因此,这类熔断器具有很强的限流能力和较短的开断时间.

熔断器的主要技术数据为:

3.1熔断器在规定的使用条件下,能可靠的分断最小开

断电流(2.5-3倍的熔体定额电流)至额定开断电流为31.5kA 之间的任何故障电;

3.2熔断器是具有反时限的时间一电流特性,如图3所

示,图示电流愈大,开断时间愈小,最短时间可达到10ms(半

个周期).

4保护变压器用熔断器的选择

采用环网柜作为变压器保护的负荷开关熔断器的方案,

设计人员一般都不再进行繁琐的设计以及对短路电流和继电保护的整定计算,选用制造厂提供的成套的设备即可.制造厂一

般按表1配置.

510i00l000i000050000

图3

环网变压器的额定容量(kV A)及其应配置的熔断器熔体规格型号50l00125l602002503l5400500630800l0001250l60o

SM61016202531.5405050638080l00125l25

RM6l01620252531.54050506380l00l25

XGN151016202531.531.5505050638080l00l60

对用熔断器来保护变压器必须满足以下条件

4.1为保护变压器,应尽可能短的时间切断短路电流,这

就希望选电流小的熔断器,争取在半个周波内切断.