摘要：10kV配電變壓器是油田生產中的常用裝置，其保護配置主要有斷路器、負荷開關或負荷開關加熔斷器等。負荷開關投資省，但不能開斷短路電流，很少採用；斷路器技術效能好，但裝置投資較高，使用複雜，廣泛應用不現實；負荷開關加熔斷器組合的保護配置方式，既可避免採用操作複雜、價格昂貴的斷路器，彌補負荷開關不能開斷短路電流的缺點，又可滿足實際執行的需要，該配置可作為配電變壓器的保護方式，值得大力推廣，為此，對10kV環網供電單元和終端使用者10kV配電變壓器採用斷路器、負荷開關加熔斷器組合的保護配置方式進行技術、經濟比較，供配電網的設計和執行管理部門參考。
關鍵詞：10kV配電變壓器；斷路器；負荷開關；熔斷器；保護配置
無論是在環網供電單元、箱式變電站或是終端使用者的高壓室結線方式中，如配電變壓器發生短路故障時，保護配置能快速可靠地切除故障，對保護10kV高壓開關裝置和變壓器都非常重要。保護方式的配置一般有兩種：一種利用斷路器；另一種則利用負荷開關加高遮斷容量的後備式限流熔斷器組合。這兩種配置方式在技術和經濟上各有優缺點，以下對這兩種方式進行綜合比較分析。
1環網供電單元接線形式
1.1環網供電單元的組成環網供電單元(RMU)由間隔組成，一般至少有3個間隔，包括2個環纜進出間隔和1個變壓器迴路間隔。
1.2環網供電單元保護方式的配置環纜饋線與變壓器饋線間隔均採用負荷開關，通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量後備式限流熔斷器來提供保護。實際執行證明，這是一種簡單、可靠而又經濟的配電方式。
1.3環網供電單元保護配置的特點負荷開關用於分合額定負荷電流，具有結構簡單、價格便宜等特點，但不能開斷短路電流，高遮斷容量後備式限流熔斷器為保護元件，可開斷短路電流，如將兩者有機地結合起來,可滿足配電系統各種正常和故障執行方式下操作保護的要求。斷路器引數的確定和結構的設計製造均嚴格按標準要求進行，兼具操作和保護兩種功能，所以其結構複雜，造價昂貴，大量使用不現實。
表1
從此可以看出10kV配電變壓器保護配置方式的合理選擇：a)斷路器具備所有保護功能與操作功能，但價格昂貴；b)負荷開關與斷路器效能基本相同，但它不能開斷短路電流；c)負荷開關加高遮斷容量後備式限流熔斷器組合，可斷開短路電流，部分熔斷器的分斷容量比斷路器還高，因此，使用負荷開關加高遮斷容量後備式限流熔斷器組合不比斷路器效果差，可費用卻可以大大降低。
1.4負荷開關加高遮斷容量後備式熔斷器組合的優點採用負荷開關加高遮容量熔斷器組合，具有如下優點：a)開合空載變壓器的效能好。環網櫃的負荷種類，絕大部分為配電變壓器，一般容量不大於1250kVA，極少情況達1600kVA，配電變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右，較大的配電變壓器空載電流較小。環網櫃開合空載變壓器小電流時，效能良好，不會產生較高過電壓。
b)有效保護配電變壓器，特別是對於油浸變壓器，採用負荷開關加高遮斷容量後備式限流熔斷器比採用斷路器更為有效，有時後者甚至並不能起到有效的保護作用。有關資料表明，當油浸變壓器發生短路故障時，電弧產生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會佔據原屬於油的空間，油會將壓力傳給變壓器油箱體，隨短路狀態的繼續，壓力進一步上升，致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體，必須在20ms內切除故障。
c)從繼電保護的配合來講，在大多數情況下，也沒有必要在環網櫃中採用斷路器，這是因為環網配電網路的首端斷路器(即110kV或220kV變電站的10kV饋出線斷路器)的保護設定一般為：速斷保護的時間為0s，過流保護的時間為0.5s，零序保護的時間為0.5s。若環網櫃中採用斷路器，即使整定時間為0s動作，由於斷路器固有動作時間分散，也很難保證環網櫃中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。
d)高遮斷容量後備式限流熔斷器可對其後所接裝置，如電流互感器、電纜等都可提供保護。高遮斷容量後備式限流熔斷器的.保護範圍可在最小熔化電流(通常為熔斷器額定電流的2～3倍)到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時間特性，一般為陡峭的反時限曲線，短路發生後，可在很短的時間內熔斷，切除故障。如果採用斷路器作保護。必定使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩定要求大幅度提高，加大了電器裝置的造價，增大工程費用。
2終端使用者高壓室接線形式
標準GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》規定，選擇配電變壓器的保護開關裝置時，當容量等於或大於800kVA，應選用帶繼電保護裝置的斷路器。對於這個規定，可以理解為基於以下兩方面的需要：a)配電變壓器容量達到800kVA及以上時，過去多數使用油浸變壓器，並配備有瓦斯繼電器，使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合，從而對變壓器進行有效地保護。
b)對於裝置容量大於800kVA的使用者，因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動作，從而使斷路器跳閘，分隔故障，不至於引起主變電站的饋線斷路器動作，影響其他使用者的正常供電。
此外，標準還明確規定，即使單臺變壓器未達到此容量，但如果使用者的配電變壓器的總容量達到800kVA時，亦要符合此要求。
目前，多數使用者的高壓配電室的接線方案此所示，這是基本的結線方式，在此基礎上可以派生出一主一備進線或雙進線加母線分段等方式。
根據有關的理論及現場試驗，在B處裝設熔斷器作為保護裝置更為合理、有效。筆者認為，在採用此的接線方式時，在B處應當裝設負荷開關加高遮斷容量後備式熔斷器的組合，在A處裝設斷路器，既達到GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，而在B處裝設熔斷器作為每臺變壓器的相間短路保護，且利用負荷開關又可進行每臺變壓器的投切操作，這樣，在B處裝設的就不是常用的開關櫃而是環網負荷開關櫃，其造價較低，體積較小，能夠有效節省配電投資。
3結束語
10kV配電變壓器的保護配置主要有斷路器、負荷開關或負荷開關加熔斷器，綜合技術-經濟效能和執行管理因素，無論在10kV環網供電單元還是在終端使用者高壓配電單元中，採用負荷開關加高遮斷容量後備式限流熔斷器組合的保護配置，既可提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，並具備開合空載變壓器的效能，能有效保護配電變壓器，為此，推薦採用負荷開關加高遮斷容量後備式限流熔斷器組合的配置作為配電變壓器保護的保護方式。
參考文獻
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