配电变压器过流保护的优化配置分析

配电变压器过流保护的优化配置分析

张嘉翔 毕崇杰

国网山东省电力公司乳山市供电公司 山东威海 264500

摘要：配电变压器是电力系统内部的重要设备，其性能的好坏对电力系统运行状态具有直接影响。本文通过对配电变压器过流保护的优化配置进行分析，并提出合理的建议，希望对确保配电变压器的性能有所帮助。

关键词：配电变压器；过流保护；优化配置

引言：伴随着我国经济的快速发展,对电能的需求越来越大,在供配电系统中,照明、空调、电热等单相负荷容量比重日趋增大,这不能不引起高度重视。在配电设备中,主要设备是变压器,其应用量大且面广,能否安全运行直接影响供电的安全可靠和用电质量。近几年,尽管电网中变压器运行事故有所下降,但因选用联接组别与保护之间不匹配或存在死区,造成单相短路或越级掉闸、拒动,使事故不断扩大或恶化,降低了供电可靠性。目前,我国6～10/0.4kV配电变压器,根据容量大小,联接组别选择方式采用熔断器或继电器保护。不论采用哪种保护方式,都有进一步完善的必要

1加强熔断器保护的方式

一般情况下，变压器容量在400kVA以下时，就要使用熔断器保护的方式，在选择跌落式的熔断器的额定容量时，一方面要考虑到熔断器的上限开断容量与安装地点的最大短路电流是否匹配，还要注意到下限开断容量与安装地点的最小短路电流之间的关系。一般而言，熔断器自身额定容量的10~20%就是跌落式熔断器的下限开断容量，对于熔断器的额定容量的选择，过大，过小都不行，若选择的额定容量太大，对应的额定容量的下限开断值也就越大，过大的下限开端值不能很好的切断小故障中存在电流。高压熔断器能够减少变压器内部故障的发生几率，其工作原理就是把从低压套管到熔断器之间的一段母线，作为低压熔断器的后备保护线路，短路电流的最小值就是高压熔断器应以低压出口短路，选择熔断器的下限开断容量时要把短路电流的最小值作为参考数值。为了防止负荷过大而产生变压器烧坏问题，提高熔断器动作的灵敏度，高、低侧的熔体要保持合理的态势，在选用低压侧熔体的额定电流时，可以根据侧熔体额定电流的两倍左右选择在350kVA以下高压侧熔体容量。

2继电器保护方法

目前大部分变压器采用的接线都为Y/Y0-12接线，以此构成了三相四线制供电，并将供电压力集中于低压侧，然后对断路器进行保护，保护的方式为过流保护，之所以采用这种保护方式，其主要优势在于成本低廉，且占地面积相对较小，但在实际应用这种保护方式时，需要结合继电保护的标准，选择合理的保护技术。

如果变压器发生单相短路，则电流会沿着低压侧流动，此时，电流的强度依然为0，虽然在这一时期内电流强度不变，但是其对称分量却发生了改变。究其原因，主要是变压器内部并不存在中线连接，致使短路电流必须绕路流动，此时可以得到的公式为：IA=IA1+IA2=-2IK/3。

由此可见，Yyno接线的变压器，其内部的零序电阻容易受到多种因素的影响，例如：线路连接方式、结构形式和材料等，因此，在应用这种接线变压器时，工作人员应安装三相式保护装置，以此来降低变压器的零序电阻，促使其在发生短路故障的过程中，可以快速做出反应，提升配电变压器的安全性。

3加强继电器保护的方式

3.1 Yyno接线变压器在过流保护中的应用

老式的配电变压器是通过Yyno接线连接线路，将三相四线制供电方式应用在低压一侧，通过断路器进行一定的控制进行过流保护，这样过流保护的优点是经济实惠、占地面积小，根据不同的继电保护规定，要采用不同的保护装置。例如：在进行高压侧继电保护过程中，为进一步提升保护过流保护的效果，此时选择的保护装置应该是三相式，以此来提升动作灵敏性。但这种保护装置只能对常见的故障进行解决，对于一些特殊情况，即使利用了三相式保护装置，也无法满足灵敏度的标准。

3.2 Dyn11接线的继电保护

如果电网采用的系统为TN和TT型，则可以采用Dyn11接线三相变压器，这种变压器可以在这类系统中得到有效的应用，且具备以下几方面的优势。

3.2.1降低变压器的损耗，确保电网供电的质量

由于电力系统内部存在大量的电气设备，而这些电气设备可能会在运行过程中产生大量谐波，构成谐波源，对电力系统造成不利影响。此外，变压器也会受到影响，在这段时间里，变压器的电流会变为正极，致使其磁通中产生一定数量的谐波，再加之，磁通无法在其他位置上存在，只能将变压器作为载体而存在，由于磁通的影响，变压器的抗电能力被进一步削弱。由此可见，导致变压器抗电能力减弱的原因主要有两点，一是配电变压器内部的连接方式；二是变压器的铁芯结构，如果这两方面问题无法得到有效解决，会导致变压器安全事故的出现。

3.2.2减少低压单相短路情况的发生，及时切除故障

对Dyn11联接的变压器的使用严重影响着单相短路电流的大小，在对Dyn11进行联接变压器时，此时电流短路就等于相电压除以单相回路的阻抗。正负序之和的1/3就是此计算的阻抗，在只记电抗的基础下，Dyn11联接组变压器的零序电抗就等于变压器的正序电抗，而Dyn11联接组变压器的零序电抗又等于变压器的正序电抗加上变压器的励磁电抗，变压器的零序电抗小于变压器的励磁电抗，当变压器的零序电抗能力比较大时，若出现单相短路的情况，电流值就会被最大限度程度的减小，导致在很多情况下低压断路器的快速动作及熔断器不能迅速熔断。Yyno接线时3倍以上就是Dyn11接线的配电变压器系统的单相短路电流，因此，对Dyn11联接变压器的使用，能够及时的检测单相短路电流的大小，当发生短路故障时，能够迅速对故障实施一定的保护，当保护无法顺利完成成就会及时切除故障。

3.2.3Dyn11接线变压器在过电流保护中的应用

随着经济的不断发展，城市化建设的水平不断提高，愈来愈多的高楼大厦平地而起，高层建筑逐渐成为城市的主要住宅，人们对于用电也提出了更高的要求，为提高供电质量，满足人们需要，供电企业修建了大量的电力工程，其中变电室就是电力网络重要的组成部分，现阶段，大部分高层建筑内部都存在大小不一的变电室。Dyn11接线式的变电器能够满足人们防火、防爆的需求，这种接线的优点就是能够防止谐波的干扰，三角形绕组的方式在一定程度上能够滤掉大量三次谐波，这些谐波是由照明设备的镇流器引起的，不利于用电设备的稳定运行，由于Dyn11联接组的变压器的零序电抗在某种程度上与变压器的正序电抗相等，为了满足一些低压侧单相接地短路的灵敏度要求，高压侧装三相式的过流保护最合适不过。

4选择合适的熔断器

由上述可知，熔断器的性能对变压器具有重要的影响，目前，我国采用的熔断器大部分为进口熔断器，其型号为高压限流熔断器，熔断器额定电压为12kV，额定电流小于126A，但大于6.5A，该型号的熔断器在我国应用范围最为广泛。英国所生产的熔断器产品种类繁多，通常用S表示新型熔断器，而熔断器内部熔管的直径，则由d代表，I代表熔断器的长度，熔断器的使用方式则由J代表。在选择熔断器时，应注重熔断器的额定电流是否与变压器容量匹配，大多数情况下，熔断器的额定电流为变压器容量的十分之一，也就是说，如果变压器的额定容量为200kVA，则熔断器的额定电流必须为20A，且随着变压器额定容量的增加，熔断器的额定电流也随之加大，且增加方式为等比例增加。

5结论

在配电变压器中应用保护装置，可以起到良好的保护效果，不仅可以保护工作人员的人身安全，还能确保供电的质量，增加供电企业的经济效益。现阶段，我国供电保护装置生产研发技术较为落后，熔断器主要以进口为主，因此，相关技术人员需要加强技术的研发力度，早日研制出属于我国的变压器保护装置。

参考文献

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