龙岩变压器保护配置方式的比较分析

无论是在环网供电单元、箱式变电站或是终端用户的室结线方式中,如龙岩变压器发生短路故障时,保护配置能快速可靠地切除故障,对保护 龙岩变压器设备和龙岩变压器都非常重要。在终端用户龙岩变压器的保护通常有三种方式:一是利用跌落式熔断器,二是利用负荷龙岩变压器加熔断器所构成的组合电器,三是利用真空龙岩变压器。这三种配置方式在技术和经济上各有优缺点,现对这三种方式进行综合比较分析。　　1.跌落式熔断器保护　　跌落式熔断器是龙岩变压器最常用的一种短路保护龙岩变压器,它具有经济、操作方便、适应环境性强等特点,被广泛应用于龙岩变压器一次侧作为保护和进行设备投、切操作之用。因其有一个明显的断开点,具备了龙岩变压器的功能,给检修设备创造了一个安全作业环境,增加了检修人员的安全感。安装在龙岩变压器上,可以作为龙岩变压器的主保护。所以,在龙岩变压器中得到了普及,315kVA及以下龙岩变压器常采用跌落式熔断器(RW系列)。目前,跌落式熔断器分为三种型号,即50A、100A、200A。　　200A跌落式熔断器的遮断能力上限是200MVA,下限是20MVA。其工作原理是:熔丝管两端的动触头依靠熔丝(熔体)系紧,将上动触头推入“鸭嘴”凸出部分后,磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头,故而熔丝管牢固地卡在“鸭嘴”里。当短路通过熔丝熔断时,产生电弧,熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体因熔丝管上端被封死,气体向下端喷出,吹灭电弧。由于熔丝熔断,熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力,在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下,熔丝管迅速跌落,使电路断开,切除故故障设备。　　跌落式熔断器适用于环境空气无导电粉尘、无腐蚀性气体及易燃、易爆等危险性环境,年度温差变比在±40℃以内的场所。其选择是按照额定电压和额定两项参数进行,也就是熔断器的额定电压必须与被保护设备(线路)的额定电压相匹配。熔断器具的额定应大于或等于熔体的额定。而熔体的额定可选为额定负荷的1.5～2倍。此外,应按被保护系统三相短路容量,对所选定的熔断器进行校核。保证被保护系统三相短路容量小于熔断器额定断开容量的上限,但必须大于额定断开容量的下限。若熔断器的额定断开容量(一般是指其上限)过大,很可能使被保护系统三相短路容量小于熔断器额定断开容量的下限,造成在熔体熔断时难以灭弧,最终引起熔管烧毁,爆炸等事故。　　2.负荷龙岩变压器加熔断器组合电器作为龙岩变压器保护　　负荷龙岩变压器加熔断器组合电器可以开断至31.5kA的短路,其基本特征是依赖熔断器熔断触发撞针动作于负荷龙岩变压器。熔断器是分相熔断,其熔断是因短路熔断。在网系统内的短路有单相、二相、三相短路,且单相、二相短路居多,故熔断器也以熔断一相、二相居多。但任一相熔断后,撞针触发负荷龙岩变压器的脱扣器,都引起负荷龙岩变压器三相联动,其顺序总是先熔断熔丝,后断负荷龙岩变压器。在单相或二相熔断时,龙岩变压器未断开前,未熔断相还有,负荷龙岩变压器此时不仅是切断负载,还要切断未熔相的。这个称作转移,其值是个变量,但大于负荷龙岩变压器的额定。转移的大小取决于龙岩变压器容量和短路状态。采用负荷龙岩变压器加熔断器组合电器作为龙岩变压器保护,设计人员一般都不再进行具体的设计和对短路和继电保护整定计算,直接选用设备厂提供的成套设备即可。但这种方式也有其自身应用的局限性,现分述如下。　　对于短路故障的开断均以损坏熔断器为代价,且动作、时间无法人为确定。例如当要求6倍额定时0.5s动作、10倍额定时0s动作,则负荷龙岩变压器组合电器是无法满足用户要求的。　　负荷龙岩变压器开断转移的能力取决于负荷龙岩变压器的开断速度,若开断时间短,则开断大(产气式960A,压气式1250A,SF6及真空1750A)。西安研究所对不同容量龙岩变压器的转移已进行试验实测,如1250kVA的龙岩变压器转移******为1440A,1600kVA龙岩变压器的转移******为1800A,所以SF6及真空负荷龙岩变压器能安全切断≤1250kVA龙岩变压器的转移,但不能安全切断≥1600kVA龙岩变压器的转移。因此当用户选择≥1600kVA大容量龙岩变压器时,则应该选择龙岩变压器做为龙岩变压器保护。　　当选用负荷龙岩变压器加熔断器组合电器做为龙岩变压器保护时,如用户变电所的龙岩变压器台数较多时,若采用负荷龙岩变压器做为进线龙岩变压器,则无法做为母线短路保护及出线负荷龙岩变压器-熔断器组合电器的后备保护。由于该类用户一般为大用户或者专线供电,一旦出现母线短路或者熔断器保护不动作时,将会导致上级1变电所中的出线龙岩变压器动作,影响供电可靠性。在这种情况下,应选择龙岩变压器做为进线保护比较妥善。　　3.用龙岩变压器作为龙岩变压器保护　　真空龙岩变压器是大容量龙岩变压器主要一种短路保护龙岩变压器,因其开断容量大、分断次数多,广泛地应用于龙岩变压器保护。龙岩变压器具备所有保护功能与操作功能,但价格相对昂贵。当油浸龙岩变压器容量等于或大于800kVA、龙岩变压器容量等于或大于1000kVA,应采用真空龙岩变压器保护。龙岩变压器在电力系统中主要用来分断正常负荷和故障时的短路,为了实现自动分断故障时短路的功能,必须配备相应的继电保护系统装置。当被保护的龙岩变压器发生故障时,由继电器保护装置迅速准确地给龙岩变压器发出跳闸命令,使故障龙岩变压器及时从系统中断开,减少对龙岩变压器的损坏,降低对系统的影响,保证系统其他部分继续运行。　　标准GB14285-1993《继电保护和安全自动装置技术规程》规定,选择龙岩变压器的保护龙岩变压器设备时,当容量等于或大于800kVhttp://guigang.lcjbc.com/A,应选用带继电保护装置的龙岩变压器。龙岩变压器容量达到800kVA及以上时,使用油浸龙岩变压器时,配备有瓦斯继电器,使用龙岩变压器可与瓦斯继电器相配合,从而对龙岩变压器进行有效地保护。对于装置油浸容量等于或大于800kVA、龙岩变压器容量等于或大于1000kVA的用户,因种种原因引起单相接地故障导致零序保护动作,从而使龙岩变压器跳闸,分隔故障,不至于引起主变电站的馈线龙岩变压器动作,影响其他用户的正常供电。　　真空龙岩变压器从绝缘角度来讲,有空气绝缘和复合绝缘;从总体结构上讲有机构一体式和分体式;从操动机构上讲有电磁机构和弹簧机构。目前国际上,真空龙岩变压器的设计、制造领域里形成以德国西门子为代表的空气绝缘和以ABB公司为代表复合绝缘产品的两大派别。西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品,其操动机构为弹簧储能式。ABB公司的代表产品有VD4,它采用复合绝缘,产品结构紧凑,其操动机构为真空龙岩变压器保护以前采用常规继电保护,近年微机保护已成为主流,常有速断保护、过保护及瓦斯保护等。