配电变压器的熔断器保护

配电变压器的熔断器保护配电变压器的熔断器保护摘要分析了限流熔断器和负荷开关一熔断器组合电器在环网供电单元和预装式变电站中的应用形式与特点，介绍了熔断器选择的基本原则1前言配电变压器的过流保护有两种途径一种是利用断路器；另一种是利用熔断器用熔断器保护配电变压器不仅结构简单、成本低，而且比断路器保护更有效短路试验结果表明，当变压器内部发生故障时，为避免油箱爆炸，必须在20ms内切除短路故障［1］限流熔断器可在10ms内切除短路故障，而断路器一般需要三周波（60ms）切除短路故障断路器全开断时间由三部分组成继电保护动作时间、断路器固有动作时间和燃弧时间欧洲一些电力公司的实践说明了这一点德国RWE电力公司在配电网中使用的41000台变压器，均采用高压熔断器保护，1987年其变压器发生故障87起，仅出现一次箱体炸开法国电力公司曾于1960年〜1970年做了取消熔断器保护的尝试，使用的7500台变压器在10年中发生500起故障，其中有50起箱体炸开在1991年国际配电网会议（CIRED）上，比利时也提供了有力证据比利时对，万台变压器观察10年以上，其中97%的变压器通过熔断器保护，3%的变压器通过断路器保护，在整个期间，没有出现一次箱体炸裂近年来，熔断器保护在一些新型变配电设备中得到广泛应用2配电变压器熔断器保护的形式长期以来，在我国的配电网中，小容量配电变压器（一般在630kVA以下）大都采用熔断器保护户外315kVA及以下配电变压器采用跌落式熔断器（RW系列）；户内630kvA用以下配电变压器采用RN系列限流熔断器近年来，环网供电单元和预装式变电站（组合式变压器）在我国的配电网中应用日益增多这两种类型的变配电设备大都采用限流熔断器来保护配电变压器

2.1环网供电单元环网供电单元常用于环网供电系统，它一般至少由三个间隔组成，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔，其主接线如图1所示它有两个环缆进出间隔（负荷开关柜），一个变压器回路间隔（负荷开关一熔断器组合电器柜）环缆进出间隔采用电缆进线，是受电柜它安装有三工位（合一分一接地）负荷开关，一旦供电线路出现故障时，进出环网间隔可及时切除故障线路，并迅速接通另一正常线路，恢复系统供电变压器回路间隔对所接变压器起控制和保护作用利用负荷开关一熔断器组合电器保护变压器可以限制短路电流，并快速切除变压器内部短路故障，使变压器得到更为经济有效的保护i VY千中环缆间隔变压器回路间隔环缆间隔QL—三工位负荷开关TA—电流互感器FU——熔断器F——避雷器图1环网供电单元主接线

2.2预装式变电站预装式变电站是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定主接线方案排布成一体的紧凑式成套变配电设备预装式变电站有三种主接线方案，如图2所示，均采用限流熔断器对变压器进行保护⑻终端接线伽）双电源接线（）环网接c图2预装式变电站的高压接线组合式变压器的特点是将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低压连线置于一个共同的封闭油箱内变压器器身为三相三柱、三相四柱和三相五柱结构，采用Dyn11或YynO联结,熔断器连接在“D”外部，如图3a所示三相五柱式Dyn11变压器特点是承载三相不平衡负荷能力强和耐雷特性好，但熔断器一相熔断后，会造成低压侧两相电压不正常，为额定电压的1/2为解决这一问题，有些采用了将熔断器连接在内部的方法，如图3b所示I____________________⑻将熔断器接在D（）将熔断器接在b D联结绕组的外部联结绕组的内部3Dyn11联结组合式变压器接线方式组合式变压器采用两组熔断器串联进行全范围保护，一组是插入式熔断器，另一组是后备保护熔断器这两组熔断器均是油浸式的，安装在变压器油箱内部，经济可靠，操作简便插入式熔断器为双敏（温度、电流）熔断器，在变压器低压侧发生短路故障、过负荷及油温过高时熔断当插入式双敏熔断器熔断后，可以在现场方便地更换熔丝插入式熔断器是喷逐式熔断器，开断电流（一般为2500A）小，但足以开断变压器低压侧的短路电流在运行中，频繁发生的故障是变压器低压侧短路，由于变压器短路阻抗的原因，短路电流被大大限制，反映到高压侧的过电流往往不超过1kA因此，采用插入熔断器保护具有有效、更换方便和成本低等优点后备保护熔断器是限流熔断器，其开断电流（

31.5kA-50kA）大，具有速断功能，可在10ms之内切除故障，再加上其限流作用，可以有效地保护变压器后备保护熔断器用以断开变压器内部短路电流，主要是在高压侧绕组发生短路故障时保护变压器因为变压器内部短路时，如发生短网故障，短路电流将会很大，一般为2kA〜10kA在此电流下限流熔断器可以在10ms内迅速切断故障，将故障变压器与系统隔离限流熔断器的保护范围为最小熔化电流（通常为熔断器额定电流的2〜3倍）到最大开断电流之间其安秒特性为陡峭的反时限曲线，短路发生后，可在很短时间内熔断插入式熔断器与后备保护熔断器的配合如图4所示选取熔断器的原则是低压侧短路时，高压侧最大通过电流小于图4中两条熔断器曲线的交叉点电流ICROSS,就能保护两个熔断器有选择地开断图4熔断器组的保护特性配合3负荷开关与熔断器的配合环网供电单元和预装式变电站使用的负荷开关一熔断器组合电器，其熔断器带有撞击器（撞针）负荷开关有机械脱扣装置，熔断器的撞击器作用在负荷开关的机械脱扣装置上时，负荷开关自动跳闸熔断器与负荷开关各司其职，其动作应配合得当负荷开关负责正常负荷电流和过负荷电流的分断而对于短路保护，首先由熔断器动作，开断短路电流由于熔断器一般单相动作，这样，被保护设备可能处于危险的非全相运行，于是，熔断器开断短路电流后，其撞击器顶开负荷开关的机械脱扣装置，使负荷开关三相跳闸，从而完成保护作用国际电工委员会IEC420

（1990）标准对负荷开关与熔断器之间的配合做了明确规定将电流的开断划分成四个区域

（1）区域I——正常负荷电流范围正常负荷电流由负荷开关单独完成开断

（2）区域II——过负荷电流范围电流范围为（1〜3）In.FU（In.FU为熔断器熔体额定电流）在此范围内，熔断器承受超过额定电流的过电流约从2ln.FU电流起，熔体动作，但熔断器尚不能熄弧只能由熔断器的撞击器触发，使负荷开关动作，三相开断并熄弧，即在过负荷范围内，由负荷开关三相开断并熄转移电流范围所谓转移电流ITC,是指熔断器与负荷开关转移开断职能弧

（7）区域III时的三相对称电流当lITC时，首相电流由熔断器开断，而后两相电流由负荷开关开断约从3hFU起，熔断器动作后亦可熄弧，三相熔断器之一首先动作，触发撞击器并熄弧，由负荷开关断开另两相中的电流因此，在转移电流区域，熔断器与负荷开关配合共同完成开断任务

（4）区域I V——限流范围当故障电流更大（超过转移电流区域）时，三相电流都由熔断器开断熔断器在电流的第一个半波（10ms）就已经动作这时熔断器断开大于转移电流的电流，负荷开关在撞击器作用下虽动作，但熔断器已断开电流，负荷开关不开断电流在选用负荷开关一限流熔断器组合电器时，转移电流是一个重要参数，若选用不当，负荷开关不能承受相应的转移电流，负荷开关就可能会因无力承担开断两相短路电流的任务而爆炸4熔断器的选择目前我国使用量最大和覆盖面最广的高压限流熔断器是某厂引进英国Brush公司技术生产的系列产品其额定电压为12kV,额定电流为

6.3A〜125A其型号有SDLJ型、SFLJ型和SKLJ型等S代表保护变压器用新型熔断器；D表示熔管直径为51mm,K、F代表熔管直径为76mm;L表示熔断器长度为292mm;J表示插入式其中SDLJ型的额定电流有

6.3,10,16,20,25,

31.5和40A;SFLJ型的额定电流有50,63,71,80和100A;SKLJ型的额定电流为125ASKLJ型的分断电流为

31.5kA,SFLJ型和SDLJ型的分断电流为50kA保护变压器的限流熔断器的熔体额定电流IN按下式选择IN=KILmas式中，K为计算系数，取

1.5〜2;Ilmax为变压器最大工作电流（计入变压器的允许过负荷能力）实际选用中，可按IEC787《用于变压器回路的高压熔断器熔体的选择使用导则》的要求进行，熔断器制造厂家也给出了熔断器的熔体额定电流与变压器容量的配合表10kV系统中不同容量变压器的熔体额定电流一般可按表1选择表110kV系统变压器熔断器的额定参数变压器额定容量/k\\100160250315400S00630S0010001250熔场器物定电流/A

16252531.54050638080100此外，还要考虑以下两个问题1在环境温度为40C时，熔断器的功率损失不得超过75W2对于负荷开关一熔断器组合电器，要根据熔断器的安秒特性曲线和负荷开关的开断时间求出转移电流，以确定负荷开关是否可以开断转移电流要求转移电流应小于变压器低压侧出线端三相短路电流折算到高压侧的值5结束语限流熔断器用于配电变压器保护，不仅经济，而且有效，它与负荷开关配合使用已成为环网供电单元、组合式变压器等新型变配电设备控制和保护电器的主流参考文献

[1]李建基.高中压开关设备实用技术[M].北京机械工业出版社，

2001.

[2]GB16926-1997,交流高压负荷开关一熔断器组合电器[S].北京中国标准出版社，

2001.

[3]GB5166-1994,高压限流式熔断器[S].北京中国标准出版社，

2001.来源《变压器》。