配電變壓器的熔斷器保護黃紹平（湖南工程學院，湖南湘潭411101）1刖目配電變壓器的過流保護有兩種途徑：一種是利將帶有圓錐形尖頭81的剛性鋼釬8插入內(nèi)管1的內(nèi)腔11中，然后順次插入上方校正板7上的校正孔71，再依次穿過各動觸頭片54、55、54的功能孔52.由于校正孔對功能孔偏心的校正，使各動觸片依次向軸線回縮，比較后穿過下方的校正板7的校正孔71，使動觸片回縮圓滿且定位，三相動觸頭盡皆如此。尤其是鋼釬8的外徑與校正孔71和功能孔52公稱尺寸一致，公差為滑配合，因此鋼釬插入后各個校正孔和功能孔基本同軸心。比較后鋼釬與內(nèi)管固定施力，內(nèi)管結(jié)構(gòu)便可一次性插入或抽出。

　　4內(nèi)管結(jié)構(gòu)抽出機構(gòu)的完善互偏歸正法如所示，如果將管型開關(guān)的三相動觸頭組5按120.均布，則它們的功能孔52必互相偏心分點，介紹了熔斷器選擇的基本原則。

　　用斷路器；另一種是利用熔斷器。用熔斷器保護配電變壓器不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且比斷路器保護更有效。短路試驗結(jié)果表明，當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障布，而使之有一適當?shù)墓餐缚讌^(qū)521.此時插入鋼釬8可同樣收到各動觸頭組向心回縮之效。這樣，便省略了校正板。同理，動觸頭還可以有180.兩向?qū)ΨQ或90.四向?qū)ΨQ等等多向分布。

　　4.2雙栓鎖關(guān)如中13所示的是兩個球頭絕緣螺栓。其所處位置正是內(nèi)管首端外管的咽喉關(guān)口處。內(nèi)管軸端處加工一環(huán)形半圓開口槽，由雙栓鎖定，使內(nèi)管軸向定位。

　　欲抽出或裝入內(nèi)管結(jié)構(gòu)時，只需使雙栓自動松開便可。

　　4.3剛?cè)峒鏉喙苄烷_關(guān)的內(nèi)管和動觸頭機構(gòu)是轉(zhuǎn)動構(gòu)件，不耐磨也較易于出故障，此為易損件集中的柔性結(jié)構(gòu)；而外管和定觸頭結(jié)構(gòu)是靜態(tài)構(gòu)件，當然不易出故障，本身強度和剛度就很大，設(shè)計中又加強之，所以剛性裕度非常高，自然故障概率極小，增加了其可靠性。

　　時，為避免油箱爆炸，必須在20ms內(nèi)切除短路故障。限流熔斷器可在10m內(nèi)切除短路故障，而斷路器一般需要三周波（60ms）切除短路故障。斷路器全開斷時間由三部分組成：繼電保護動作時間、斷路器固有動作時間和燃弧時間。

　　歐洲一些電力公司的實踐說明了這一點。德國RE電力公司在配電網(wǎng)中使用的41 000臺變壓器，均采用高壓熔斷器保護，1987年其變壓器發(fā)生故障87起，僅出現(xiàn)一次箱體炸開。法國電力公司曾于1960年~1970年做了取消熔斷器保護的嘗試，使用的7500臺變壓器在10年中發(fā)生500起故障，其中有50起箱體炸開。在1991年國際配電網(wǎng)會議（CIRED）上，比利時也提供了有力證據(jù)。比利時對4萬臺變壓器觀察10年以上，其中975的變壓器通過熔斷器保護，3%的變壓器通過斷路器保護，在整個期間，沒有出現(xiàn)一次箱體炸裂。

　　近年來，熔斷器保護在一些新型變配電設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。

　　2配電變壓器熔斷器保護的形式長期以來，在我國的配電網(wǎng)中，小容量配電變壓器（一般在630kVA以下）大都采用熔斷器保護。戶外315kVA及以下配電變壓器采用跌落式熔斷器（R系列）；戶內(nèi)630kVA及以下配電變壓器采用RN系列限流熔斷器。

　　近年來，環(huán)網(wǎng)供電單元和預裝式變電站（組合式變壓器）在我國的配電網(wǎng)中應(yīng)用日益增多。這兩種類型的變配電設(shè)備大都采用限流熔斷器來保護配電變壓器。

　　2.1環(huán)網(wǎng)供電單元環(huán)網(wǎng)供電單元常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，它一般至少由三個間隔組成，即兩個環(huán)纜進出間隔和一個變壓器回路間隔，其主接線如所示。它有兩個環(huán)纜進出間隔（負荷開關(guān)柜），一個變壓器回路間隔（負荷開關(guān)一熔斷器組合電器柜）。環(huán)纜進出間隔采用電纜進線，是受電柜。它安裝有三工位（合一分一接地）負荷開關(guān)，一旦供電線路出現(xiàn)故障時，進出環(huán)網(wǎng)間隔可及時切除故障線路，并迅速接通另一正常線路，恢復系統(tǒng)供電。變壓器回路間隔對所接變壓器起控制和保護作用。利用負荷開關(guān)一熔斷器組合電器保護變壓器可以限制短路電流，并快速切除變壓器內(nèi)部短路故障，使變壓器得到更為經(jīng)濟有效的保護。

　　2.2預裝式變電站預裝式變電站是一種把高壓開關(guān)設(shè)備、配電變FU??熔斷器F??避雷器環(huán)網(wǎng)供電單元主接線壓器和低壓配電裝置按一定主接線方案排布成一體的緊湊式成套變配電設(shè)備。預裝式變電站有三種主接線方案，如所示，均采用限流熔斷器對變壓器進行保護。

　　組合式變壓器的特點是將變壓器器身、高壓負荷開關(guān)、熔斷器及高低壓連線置于一個共同的封閉油箱內(nèi)。變壓器器身為三相三柱、三相四柱和三相五柱結(jié)構(gòu)，采用Dyn11或Yyn0聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在“D”外部，如>所示。三相五柱式Dyn11變壓器特點是承載三相不平衡負荷能力強和耐雷特性好，但熔斷器一相熔斷后，會造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，為額定電壓的1/2.為解決這一問題，有些采用了將熔斷器連接在“D”內(nèi)部的方法，如b所示。

　　組合式變壓器采用兩組熔斷器串聯(lián)進行全范圍保護，一組是插入式熔斷器，另一組是后備保護熔斷器。這兩組熔斷器均是油浸式的，安裝在變壓器油箱內(nèi)部，經(jīng)濟可靠，操作簡便。

　　插入式熔斷器為雙敏（溫度、電流）熔斷器，在變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路故障、過負荷及油溫過高時熔斷。當插入式雙敏熔斷器熔斷后，可以在現(xiàn)場方便地更換熔絲。

　　插入式熔斷器是噴逐式熔斷器，開斷電流（一般為2500A）小，但足以開斷變壓器低壓側(cè)的短路電流。在運行中，頻繁發(fā)生的故障是變壓器低壓側(cè)短路，由于變壓器短路阻抗的原因，短路電流被大大限采用插入熔斷器保護具有有效、更換方便和成本低等優(yōu)點。

　　后備保護熔斷器是限流熔斷器，其開斷電流（31.5kA~50kA）大，具有速斷功能，可在10ms之內(nèi)切除故障，再加上其限流作用，可以有效地保護變壓器。

　　后備保護熔斷器用以斷開變壓器內(nèi)部短路電流，主要是在高壓側(cè)繞組發(fā)生短路故障時保護變壓器。因為變壓器內(nèi)部短路時，如發(fā)生短網(wǎng)故障，短路電流將會很大，一般為2kA~10kA，在此電流下限流熔斷器可以在10ms內(nèi)迅速切斷故障，將故障變壓器與系統(tǒng)隔離。

　　限流熔斷器的保護范圍為比較小熔化電流（通常為熔斷器額定電流的2~3倍）到比較大開斷電流之間。其安秒特性為陡峭的反時限曲線，短路發(fā)生后，可在很短時間內(nèi)熔斷。

　　插入式熔斷器與后備保護熔斷器的配合如所示。選取熔斷器的原則是：低壓側(cè)短路時，高壓側(cè)比較大通過電流小于中兩條熔斷器曲線的交叉點電流/eR0SS，就能保護兩個熔斷器有選擇地開斷。

　　3負荷開關(guān)與熔斷器的配合環(huán)網(wǎng)供電單元和預裝式變電站使用的負荷開關(guān)一熔斷器組合電器，其熔斷器帶有撞擊器（撞針）。負荷開關(guān)有機械脫扣裝置，熔斷器的撞擊器作用在負荷開關(guān)的機械脫扣裝置上時，負荷開關(guān)自動跳閘。

　　熔斷器與負荷開關(guān)各司其職，其動作應(yīng)配合得當。負荷開關(guān)負責正常負荷電流和過負荷電流的分斷。而對于短路保護，首先由熔斷器動作，開斷短路電流。由于熔斷器一般單相動作，這樣，被保護設(shè)備可能處于危險的非全相運行，于是，熔斷器開斷短路電流后，其撞擊器頂開負荷開關(guān)的機械脫扣裝置，使負荷開關(guān)三相跳閘，從而完成保護作用。

　　關(guān)與熔斷器之間的配合做了明確規(guī)定。將電流的開斷劃分成四個區(qū)域：區(qū)域1正常負荷電流范圍。正常負荷電流由負荷開關(guān)單獨完成開斷。

　　區(qū)域"過負荷電流范圍。電流范圍為（1~3）/（/n.TO為熔斷器熔體額定電流）。在此范圍內(nèi)，熔斷器承受超過額定電流的過電流。約從2/電流起，熔體動作，但熔斷器尚不能熄弧。只能由熔斷器的撞擊器觸發(fā)，使負荷開關(guān)動作，三相開斷并熄弧，即在過負荷范圍內(nèi)，由負荷開關(guān)三相開斷并熄弧。

　　一一轉(zhuǎn)移電流范圍。所謂轉(zhuǎn)移電流！<，是指熔斷器與負荷開關(guān)轉(zhuǎn)移開斷職能時的三相對稱電流。當/　　區(qū)域??限流范圍。當故障電流更大（超過轉(zhuǎn)移電流區(qū)域）時，三相電流都由熔斷器開斷。熔斷器在電流的第一個半波（10ms）就已經(jīng)動作。這時熔斷器斷開大于轉(zhuǎn)移電流的電流，負荷開關(guān)在撞擊器作用下雖動作，但熔斷器已斷開電流，負荷開關(guān)不開斷電流。

　　在選用負荷開關(guān)一限流熔斷器組合電器時，轉(zhuǎn)移電流是一個重要參數(shù)，若選用不當，負荷開關(guān)不能承受相應(yīng)的轉(zhuǎn)移電流，負荷開關(guān)就可能會因無力表110kV系統(tǒng)變壓器熔斷器的額定參數(shù)承擔開斷兩相短路電流的任務(wù)而爆炸。

　　4熔斷器的選擇目前我國使用量比較大和覆蓋面比較廣的高壓限流熔斷器是某廠引進英國Brush公司技術(shù)生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。其額定電壓為12kV，額定電流為6.3A~125A.其型號有：SDL.型、SFL.型和SKL.型等。S代表保護變壓器用新型熔斷器；D表示熔管直徑為51mm，K、F代表熔管直徑為76mm；L表示熔斷器長度為292mm；表示插入式。其中SDL.型的額定電流有6.3，10，16，20，25，31.5型的額定電流有50，63，71，80和100A；SKL.型的額定電流為125A.SKL.型的分斷電流為31.5kA，SFL.型和SDL.型的分斷電流為50kA.保護變壓器的限流熔斷器的熔體額定電流/N按下式選擇：實際選用中，可按IEC787用于變壓器回路的高壓熔斷器熔體的選擇使用導則的要求進行，熔斷器制造廠家也給出了熔斷器的熔體額定電流與變壓器容量的配合表。10kV系統(tǒng)中不同容量變壓器的熔體額定電流一般可按表1選擇。

　　此外，還要考慮以下兩個問題：在環(huán)境溫度為40時，熔斷器的功率損失不得超過75W.對于負荷開關(guān)一熔斷器組合電器，要根據(jù)熔斷器的安秒特性曲線和負荷開關(guān)的開斷時間求出轉(zhuǎn)移電流，以確定負荷開關(guān)是否可以開斷轉(zhuǎn)移電流。要求轉(zhuǎn)移電流應(yīng)小于變壓器低壓側(cè)出線端三相短路電流折算到高壓側(cè)的值。

　　5結(jié)束語限流熔斷器用于配電變壓器保護，不僅經(jīng)濟，而且有效，它與負荷開關(guān)配合使用已成為環(huán)網(wǎng)供電單元、組合式變壓器等新型變配電設(shè)備控制和保護電器的主流。