浅析10kV变压器高压侧保护方式

浅析10kV变压器高压侧保护方式

李俊霖1高福伟2

（1国网山东省电力公司威海供电公司264200；2国华瑞丰（荣成）风力发电有限公司264300）

摘要：10kV电网线路和设备是电力系统中与电力用户关系最为紧密的部分，在运行的过程中，如果10kV变压器高压侧出现断线缺相等问题，很可能诱发电力用户家用电器烧坏，造成经济损失甚至人员伤亡，所以10kV变压器高压侧保护方式的研究一直被高度关注，在此背景下，本文针对目前应用的10kV变压器高压侧保护方式问题展开研究，为提升电网供电的可靠性和稳定性提供参考。

关键词：10kV变压器；高压侧；保护方式

前言：在10kV变压器高压侧断线断相端的电压为零，而另外正常运行的两项的电压会提升到原电压值的1.7倍以上，此时如果没有保护装置，升高的范围会进一步扩大，此时电力用户接电会直接导致设备被烧毁，甚至出现严重的电力事故，所以采用恰当的保护方式，避免因断线断相等导致用电事故具有重要的现实意义。

一、10kV变压器高压侧保护方式分析

（一）两种保护方式介绍

目前我国尝试应用电磁继电器、真空断路器等保护装置和由负荷开关和熔断器组合而成的环网柜两种方式进行10kV变压器高压侧保护[1]。电磁继电器、真空断路器等保护装置在应用的过程中可以在不考虑变压器容量的前提下，直接对故障短路电流做出断开反应，而且不同级别的此类保护设备之间的协调性较理想，但受价格和体积等因素的影响，应用的范围被严重的限制[2]。组合而成的环网柜中采用的负荷开关在结构、可操作性和经济性等方面具有明显的优势，虽不能直接切断短路电流，但在具有短路保护功能的熔断器的配合下，可以基本满足10kV变压器各种运行状态下的保护需要。

（二）两种保护方式比较分析

首先，在负载不超过1250kVA的情况下，组合环网柜下空载电流一般为额定电流的2%左右，所以在开合空载变压器时其所表现的开合性能较理想；其次，组合环网柜保护方式应用的过程中，具有速断和限流的功能，相比前一种保护方式可以在更短时间内实现对短路电流限制，消耗不超过20ms，这对保护变压器特别是保护油浸变压器效果更加理想。再次，通常情况下10KV会出线断路器的速断保护是0s、过流保护和零序保护的时间均为0.5s，而第一种保护方式即使在设置的过程中将反映时间设置为0s，受动作时间分散等因素的限制也难以达到保护的实际需要，而组合环网柜在时间上可以满足此要求，所以在环网配电网络中保护效果更加突出[3]。另外，熔断器可以对最小熔化电流至最大开断容量的变化范围提供保护，而断路器要实现此功能必须依靠变压器套管等价格较高的元件，所以组合环网柜保护方式在保护后接设备方面应用更广泛。可见组合环网柜的保护效果相比电磁继电器、真空断路器等保护装置更突出。

二、10kV变压器高压侧保护方式的应用

（一）10kV变压器高压侧保护方式的应用重点

负荷开关虽然可以直接对负荷电流实施分断处理，但并不能对故障电流直接切断，所以要在大容量的变压器中应用组合环网柜保护方式必须解决转移电流值问题。

1.熔断器转移电流值的确定

在选择熔断器的过程中，一方面必须保证其额定电流和10kV变压器容量相比配，如果过大不仅会影响熔断器的反应及时性和有效性，而且也属于浪费资源的行为；另一方面要在明确熔断器的转移电流值和保护特性、负荷开关同分时间之间具有密切关系的前提下，在保护特征时间轴上将负荷开关固分时间视为0.9倍作为平行线，进而确定转移电流值。一般情况下，如果10kV变压器的容量为100kVA，那么其对应的额定电流和熔断器转移电流分别为16A和180A。

2.负荷开关转移电流值的确定

现阶段应用的负荷开关主要包括以空气压气为绝缘介质的一般式和一SF6气体真空为绝缘介质的频繁式两种，前者的转移电流值相比后者较小，在理论上分别在800至1000A和1500至3150A左右，但在实际中受分散性等因素的影响，一般分别在1000A和1700A以下，如果转移的电流值超过了1700A，此时断路器会自动的对短路电流切断处理[4]。所以在对10kV变压器高压侧进行保护的过程中，变压器容量的变化会导致保护方式也随之调整。现阶段通常在变压器容量在800kVA以下的情况下，通过一般式负荷开关和熔断器构成的环网柜作为保护方式；而在变压器容量在800kVA至1000kVA的情况下，通过频繁式负荷开关和熔断器构成的环网柜作为保护方式；而在变压器容量在1000kVA以上的情况下，通过价格相对较高，但在此方面的保护反应相对更理想的断路器作为保护方式。

（二）优化10kV变压器高压侧保护方式应用的策略

在对10kV变压器高压侧进行保护的过程中，偶尔会出现跳出口开关、保护动作启动失灵等问题，这些问题的存在不仅极大的削弱保护方式的功能，而且会延误电网保护的最佳时机，造成更加严重的影响，所以对现阶段应用较广泛的10kV变压器高压侧保护方式进行有效优化至关重要。笔者认为可以从以下方面进行：首先，对保护软件进行修正，将原有的过流保护时限划分成短时限和长时限两个，明确对应的主体，然后在故障滤波器中输入保护动作的信号，这种方式可以使软件对保护动作的计算时间进一步缩短，而且信号更加具有针对性，但在应用的过程中对出厂试验和保护校验的要求较高。其次，对保护定值进行修正，将原有的高压侧速断保护和过流保护等分别调整为短时限和长时限，这种方式可以在保护定值确定后直接对动作的时间进行计算，但在一定程度上会延长高压侧动作保护的时间，甚至诱发拒动问题，所以在应用的过程中，要结合高压侧电压的情况进行。再次，对保护定值和接线两者进行同时修改，这种策略在利用现有的标准软件的前提下，可以缩短保护动作的反应速度，提升保护效果，但其在应用的过程中会涉及改线操作，对专业性要求较高，所以现阶段在现实条件允许的情况下，人们通常会选择第一种策略，具体选择结合实际情况而定。

结论：通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到对10kV变压器高压侧进行保护对提升用电安全的重要性，并在实践中有意识的比较分析目前应用较成熟的两种保护方式，并结合实际需要对两种保护方式选择、组合应用，这是电力系统可靠性和安全性提升的具体体现。

参考文献：

[1]许卫东．浅谈10KV配电变压器保护的配置方式初步认识[A]．《建筑科技与管理》组委会．2015年7月建筑科技与管理学术交流会论文集[C]．《建筑科技与管理》组委会：，2015：2．

[2]刘文婷．配电网中10kV升压为20kV的方案研究[D]．上海交通大学，2014．

[3]郭权文．10kV配电线路防雷措施研究[D]．华南理工大学，2015．

[4]谷喜森．10kV配电变压器保护配置方式的合理选择[J]．黑龙江科技信息，2010，25：68．