电气化铁路变压器保护

本文论述了标准的辨证意义和IEC420/GB16926《交流高压负荷开关—熔断器组合电器》标准中确定转移电流的失误。得出了转移电流应该定义为实用的两相转移电流或开断转移电流，发生在负荷开关开断点Tm2，数值应该是1.9T0 而不是0.9T0的值；如需要转移点的三相短路电流，可再除以0.87得到或计算到正常时间—电流特性上为1.16T0的值。并且反思回归了负荷开关的作用应该是控制而不是保护，它根本就不需要开断转移电流，是使用配合不当造成的根源失误。还对由此引申的关联问题做了定量分析，提出了自己的独特见解。

关键字：转移电流[3篇] 开断转移电流[2篇] 短路电流转移点[1篇] 负荷开关开

断点[1篇] 交接电流[2篇]

如果负荷开关/接触器采用高压GL型过流继电器的反时限(长延时)短路保护特性10倍0.5s / 4s曲线，折算到熔丝电流的动作时间1.2倍INF时1.6s / 9s，2倍时0.9 s / 6.2s，3倍0.7s / 4.8s，4倍0.56s / 4.4s，5倍0.52 s /

4.1s，6倍以上0.5s / 4s，将先于熔断器动作。短路8倍以上时，熔断器的动

作时间将快于反时限长延时保护时间。虽然具有保护选择性，但用此反时限特性作过载保护，时间应该太短。不能躲过电机启动电流的时间。

过载保护也不能用来做短路保护的后备保护，因为它的长延时对短路要求的瞬时保护已经失去作用。这从熔断器安-秒特性曲线和低压长延时特性与高压GL 型过流继电器反时限特性曲线就能看出结果，时间之比是(20s~1.5s) (9s~4s) /

0.01s。

GL型过流继电器的保护特性从设计上讲是不理想的，是为长延时用于短路保护而设计的，10倍In速断动作时间是0.5~4 s(有的规格达8~16 s)均>>过流继电器速断动作固有时间0.02~0.03 s。其反时限动作时间查最小的10倍0.5 s 曲线，1.2倍时为3.2 s，2倍时1.6 s，3倍1 s，4倍0.8 s，5倍0.7 s，6倍0.6 s，7倍0.56 s，8倍0.53 s，9倍0.51 s。即当速断电流倍数<10倍时，其速断动作时间将长于10倍的动作时间。其反时限特性用于过载保护时间太短，用于短路保护又太长。过流/速断两段保护特性都不理想，应该没有实用的价值。

但却被沿用至今，一直作为高压电网短路的主保护。还被请进了微机保护系统，铸成了国际IEC 255-3 /英国BS 142 /美国ANSI C37.112 /国标GB/ T 14598.7-3标准。误导了世界电力行业100多年[4]，至今仍然执迷不悟，奉为圣典。令人遗憾和可惜!

又比如：负荷开关和接触器主要是用于负荷和10/6/3kV电机的控制， 10kV 母线的短路电流电力部推荐一般<16kA，即10kV负荷开关/接触器的短路关合电流峰值应该≯2.5×16kA = 40kA。如果要求负荷开关和接触器的短路关合电流峰值要达到50kA=2.5×20kA和63kA=2.5×25kA，有没有这个必要?查500A后备保护熔断器的截断电流峰值只有40kA!也就是所配的负荷开关/接触器所能关合的最大截止电流峰值。500A熔断器所配的变压器已达5000kVA，电动机也达到4300kW!如果是用不带熔断器的负荷开关/接触器去关合这么大的短路电流峰值，好比叫唐僧去打妖怪——有去无回!既然舍得起，可以用断路器嘛，开断时间也不过50ms。还要求负荷开关和接触器开断8kA的转移电流，现在来看，不但可以降低1/4，应该都不需要开断转移电流了。

例题：标准中附录B的举例补实：10kV熔断器额定开断电流40kA>高压侧最大短路电流31.5kA。变压器二次端头短路时一次电流1805A，用125A后备保护熔断器，查熔断时间只需0.03s。0.1s熔断电流为1300A>冲击励磁涌流866A。10s熔断电流为480A，480/ 72A=6.7倍In。过载长延时/反时限的保护时间6 In 时≤5s;允许短时过载1.5 In=114A时，低压侧过载保护≤120s，均先于熔断器动作，有选择性。做保护曲线得到交接点交接电流约4.5 INF=560A，为负荷额定电流In的7.8倍，3s动作和熔断;<<开关两相开断能力0.87×2000A=1740A，也<负荷开关最小规格额定电流630A。转移电流查曲线：60ms三相短路电流值应为1450A(不是1600A)<负荷开关额定三相转移点电流2000A。90ms两相开断转移电流值为1250A<1740A。虽然合格也不用负荷开关联动开断，熔断器在100ms内就完成了开断。查熔断器截断电流峰值为11~13kA<<负荷开关常用的关合电流峰值40kA。

再比如：负荷开关与熔断器在过载与短路保护的配合和交接电流问题，我们来看文章[1] P18的计算实例：熔断器额定电流315A，(得变压器额定电流182A，电机达2700kW，负荷开关最小规格630A)。

先看过载用反时限保护配合，GL-11型过流继电器按100A<182!过流起动，0.5s延时?负荷开关的动作时间40ms，(反时限按最小10倍0.5s曲线动作，10倍1000A以上0.5s动作+ 0.04s开关跳闸)。查315A熔断器曲线，0.54s的最大交接电流是2300+6.5% A，不是文中所述的5100A左右，5100A是错查成0.04s 的值!而且过载保护3倍为300A以下只要1~3.2s + 0.04s就跳闸了，是有问题的，保护时间太短。交接电流2300A只是开关额定电流630A的3.65倍，<常用真空负荷开关的开断电流能力3150A。如采用接触器，也<400A 接触器的10倍过载能力4000A。可见开关明摆着是能满足分断交接电流的要求。

再看过载用定时限保护配合，(此时应该>>0.5 s延时)，500A速断起动(这已经不是题意的定时限保护，过载是不用速断瞬时保护的)。全部动作时间是延时>>0.5s + 0.04s=0.54s，交接电流应该<<2300A，也不是文中所述的5700A左右，5700A是错查成0.033s的值!可见开关同样也是能满足要求的。当过载5倍为500A时0.54s就跳闸，还是有问题，这相当于短路后备保护。《工厂供电》教科书中高压变压器的过载保护也是采用定时限保护，时间整定为10~15s，电流整定为1.2~1.25 In。与低压过载长延时热保护特性相比还是不配套，会越级跳闸，没有保护的选择性。

那就再按它是速断的短路瞬时保护来计算一下看(速断瞬时保护是用于断路器的短路保护功能，负荷开关是不需要的，因为短路保护已经由熔断器来完成了)：速断40ms动作(一般是50ms)，查熔断器曲线，0.04s的交接电流是5200A，此时才>常用真空负荷开关的开断电流能力3150A。采用400A的接触器就不够了，要选 630A接触器的10倍过载能力6300A才够。这里实例论证的计算，始终是用了一个短路保护的时间0.04s来自圆其说，细推结果却离过载保护的本意南辕北辙!把负荷开关当成了独具短路保护功能的“保护开关”——断路器!

应当弄清楚过载保护的性能范围作用和整定，才能与短路保护相互配合，经济高效地用好负荷开关/接触器和熔断器。