配电变压器过流保护的配置分析及完善

配电变压器过流保护的配置分析及完善

田维朋

国网山东省电力公司平原县供电公司 山东德州 253100

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

尽管配电变压器的普及使用，在一定程度上提升了人们用电的安全性，但由于部分配电变压器的安装不符合标准，致使变压器与保护之间存在一些问题，继而导致配电变压器在投入使用后，安全故障频出，降低了供电可靠性。因此，对配电变压器过流保护的优化配置进行分析，具有十分重要的意义。

1. 配电变压器的熔断器保护

一般配电变压器容量在400kVA以下时，采用熔断器保护，高压侧使用外跌落式熔断器作过流保护，低压侧用熔断器作过负荷保护。使用外跌落式熔断器确定容量时，既要考虑上限开断容量与安装地点的最大短路电流相匹配，又要考虑下限开断容量与安装地点的最小短路电流的容量关系。通常跌落式熔断器的下限开断容量是其额定容量的10%-20%，当熔断器的容量选择过大时，相应的下限开断值也相应大些，不利于切断轻微故障电流。

考虑到高压熔断器作为变压器内部故障的主保护，并包括低压套管到熔断器 （或空气开关）一段引线，且为低压熔断器的后备保护，应以低压出口短路（两相）作为短路电流最小值来选择其下限开断容量。为保证熔断器动作的选择性或灵敏性的要求，应使其高、低压侧熔体保持一定的关系。为防止过负荷而烧坏变压器，选用的低压侧熔体的额定电流，可等于或略大于变压器的额定电流进行选择；高压侧熔体，容量在：150kVA 以下的变压器，可按其额定电流的 2-3倍选择，150kVA以上的按其1.5-2.0倍额定电流选择。

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。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。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. 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。

3.1减少变压器的电能损耗,保证供电波形质量

电力网络中存在大量谐波,这些谐波基本是由冶炼用电弧炉、焊弧机、整流设备及一些感性负荷的谐波源而引起的。电力变压器受到磁饱和及磁滞的影响,它的励磁电流为正弦时,磁通中会产生3n次谐波分量,由于主磁回归路线的三相铁芯式变压器中,零序磁通不能在铁芯中畅通,只能以漏磁通的形式通过铁芯周围的油和油箱壁等而闭合,因此,变压器零序电抗的大小和变压器的绕组联接方式、铁芯结构密切相关。

变压器联接线为Dyn11时,当零序电流在原方及副方均能流通时,激磁情况便和正、负序的一样,原、副双方的零序磁势可以互相抵消。这时的零序阻抗Z0便和正序阻抗或负序阻抗相等,且与铁芯结构型式无关。

3.2有利于保护和切除低压单相短路和接地故障

利用Dyn11连接方式的配电变压器与单相短路电流的关系非常密切，如图所示,甚至直接关系电流的大小，在这种情况下，变压器单相短路电路的计算方法为相电压与回路阻抗的比值。而回路阻抗的计算方法为零序与正负序相加，并将相加结果除于3，最后的结果就等于回路阻抗。可以将Dyn11变压器的零序电抗设为X，且得到X0=X1的公式，其中X1为变压器的正序电抗，而X0为负序电抗，继而得到变压器的电抗为X1；而Yyno的电抗计算方法与Dyn11变压器电抗的计算方法有所不同，可以列出X0=X1+Xmo1这一公式，其中Xmo1是Yyno变压器独有的励磁电抗，且励磁电抗的要高于正序电抗，因而得到X1＜Xmo1这一公式，利用这一公式可以得到Yyno变压器负序电阻大于其正正序电阻，如果变压器出现单相短路故障，则会降低短路电流值，这个特点的存在，使得故障发生时，熔断器的熔断时间缓慢，无法有效保证变压器的安全。而Dyn11连接变压器则可以有效避免这一问题的产生，假设条件不变，利用该连接方式的变压器其短路电流的强度高出Yyno的三倍，因而可以在故障发生短时间内，对故障位置进行切除，对变压器的整体进行保护

Dyn11接线法和Yyn0接线法

3.3 Dyn11接线变压器在保护过电流中的作用

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，电力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接线变压器的应用，不仅可以满足居民的安全用电需求，还能避免谐波对于供电质量的影响，如普通变压器容易受到谐波的影响，发生安全故障，而Dyn11接线变压器则可以完全避免这类问题的产生，首先该变压器采用的绕组方式为三角形绕组，这种绕组方式可以在运行过程中消除大量的谐波，有利于保证用电设备的安全。此外，由于Dyn11变压器的正序电阻与零序电阻数值一致，因此，需要在变压器高压部分安装过流保护装置，其形式为三相式，安装这种保护装置有利于提高熔断动作的速度。

4. 熔断器的选择

目前，我国使用量最大、覆盖面最广的高中压限流熔断器是引进英国Brush公司高压限流熔断器制造技术生产的系列产品。其额定电压为12 kV，额定电流为6.3-125 A。其系列产品有:SdL. J型,SfT.J型和Skl.J型。S表示保护变压器的新型熔断器，d表示熔管直径k、f表示熔管直径(76mm ) , l表示熔断器长度( 292mm )J表示熔断器为插人式。其中Sd1.J型的额定电流有6.3 A,10A,16 A,20A,25A,31.5A,40A;Sf1.J型的额定电流有50A,63A,71A,80A,100A;Sk1.J型的额定电流为125A。Sk1.J型分断电流为31.5 kA;Sf1.J型和Sd1.J型分断电流为50kA。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.结束语

综上所述，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，增加电力企业的经济效益。对配电变压器来说，Yyno接线的变压器，当低压侧发生接地或短路时，高压侧的三相式过流保护灵敏度不能满足要求时，应在低压侧中性线上安装零序电流保护。而对Dyno接线的变压器，高压侧过流保护灵敏度能够满足动作要求，低压侧中性线不必安装零序电流保护。

参考文献

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