Isang unang pag-aaral sa 10KV distribution transformer protection configuration

1. Uri ng Pagsulot ng Ring - Main Unit
1.1 Komposisyon ng Ring - Main Unit

Ang Ring - Main Unit (RMU) ay binubuo ng mga kuwarto. Karaniwan, mayroon itong hindi bababa sa tatlong kuwarto, kabilang ang dalawang kuwarto para sa pagsisilip at paglalabas ng ring cable at isang kuwarto para sa circuit ng transformer.

1.2 Konfigurasyon ng Mga Mode ng Proteksyon para sa Ring - Main Unit

Ang parehong mga kuwarto ng ring cable feeder at mga kuwarto ng transformer feeder ay gumagamit ng load switches, karaniwang tatlong posisyong load switches na may mga punsiyon ng pagbubukas, pagwawasak, at pag-ground. Ang mga kuwarto ng transformer feeder ay mayroon din na mga high-breaking-capacity backup current-limiting fuses para sa proteksyon. Napatunayan ng praktikal na operasyon na ito ay isang simpleng, maasahang, at ekonomikong paraan ng pagdidistribute ng kuryente.

1.3 Katangian ng Konfigurasyon ng Proteksyon para sa Ring - Main Unit

Ang load switch ay ginagamit para sa pag-switch ng rated load currents. Ito ay may mga katangian tulad ng simple structure at mababang gastos, ngunit hindi ito makakapag-interrupt ng short-circuit currents. Ang high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay ginagamit bilang isang protective element at maaaring mag-interrupt ng short-circuit currents. Ang kombinasyon ng dalawang elemento na ito ay maaaring sumunod sa mga requirement ng power distribution system sa iba't ibang normal at fault operation modes. Ang pagtatakda ng mga parameter ng circuit breaker at ang disenyo at paggawa ng kanyang structure ay ginagawa nang mahigpit na sumusunod sa mga standard.

Ito ay may parehong operasyon at proteksyon functions, kaya ang kanyang structure ay komplikado at ang kanyang gastos ay mataas, kaya hindi praktikal ang malaking paggamit. Sa mga ring-main units, maraming load switch at high-breaking-capacity backup fuse combination devices ang ginagamit. Ang operasyon at proteksyon functions para sa electrical equipment, na hindi eksaktong pare-pareho, ay natutugunan ng dalawang simpleng at mura component. Ibig sabihin, ang load switch ay ginagamit upang matapos ang maraming load switching operations, habang ang high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay ginagamit upang maprotektahan ang mga equipment kung saan bihira lang ang short-circuits. Ito ay nagbibigay ng maayos na solusyon, nakakaiwas sa paggamit ng komplikadong at mahal na circuit breakers habang nasasatisfy ang aktwal na requirements ng operasyon.

• Ang mga circuit breakers ay may lahat ng proteksyon at operasyon functions, ngunit sila ay mahal.

• Ang mga load switches ay may halos pare-parehong performance bilang ang mga circuit breakers, ngunit hindi sila maaaring mag-interrupt ng short-circuit currents.

• Ang kombinasyon ng load switch at high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay maaaring mag-interrupt ng short-circuit currents. Ang breaking capacity ng ilang fuses ay mas mataas pa kaysa sa mga circuit breakers. Kaya, ang paggamit ng kombinasyong ito ay hindi mas inaasahan kaysa sa paggamit ng circuit breaker, ngunit ang gastos ay maaaring mas mabawasan nang malaki.

1.4 Mga Advantages ng Kombinasyon ng Load Switch at High-Breaking-Capacity Backup Fuse

Ang kombinasyon ng load switch at high-breaking-capacity fuse ay may mga sumusunod na advantages:

1.4.1 Magandang Performance sa Pag-switch ng No-Load Transformers

Ang karamihan ng mga load sa ring-main units ay mga distribution transformers. Karaniwan, ang capacity ay hindi hihigit sa 1250 KVA, at sa bihirang mga kaso, ito ay umabot sa 1600 KVA. Ang no-load current ng distribution transformer ay karaniwang tungkol sa 2% ng rated current, at ang no-load current ng mas malaking distribution transformer ay mas maliit. Kapag ang ring-main unit ay nagsuswitch ng maliit na current ng no-load transformer, ito ay maganda ang performance at hindi lumilikha ng mataas na overvoltage.

1.4.2 Epektibong Proteksyon ng Distribution Transformers

Lalo na para sa oil-immersed transformers, ang paggamit ng load switch na may high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay mas epektibo kaysa sa paggamit ng circuit breaker. Sa ilang panahon, ang huli ay hindi man lang maaaring magbigay ng epektibong proteksyon. Ang relevant na impormasyon ay nagpapakita na kapag ang oil-immersed transformer ay may short-circuit fault, ang pressure na gawa sa arc ay tumataas, at ang bubbles na gawa sa oil vaporization ay kukunin ang espasyo na orihinal na kinaroroonan ng oil. Ang oil ay ililipat ang pressure sa transformer oil tank. Habang patuloy ang short-circuit, ang pressure ay lalo pang tumataas, nagdudulot ng deformation at cracking sa oil tank.

Upang maiwasan ang pagkasira ng oil tank, ang fault ay dapat matanggal sa loob ng 20 ms. Kung gagamit ng circuit breaker, dahil sa presence ng relay protection, plus ang sarili nitong operation time at arc-extinguishing time, ang total opening time ay karaniwang hindi bababa sa 60 ms, kaya hindi ito maaaring epektibong maprotektahan ang transformer. Gayunpaman, ang high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay may quick-breaking function. Kasama ang kanyang current-limiting function, ito ay maaaring matanggal ang fault at limitahan ang short-circuit current sa loob ng 10 ms, epektibong maprotektahan ang transformer. Kaya, ang high-breaking-capacity backup current-limiting fuses ay dapat gamitin upang maprotektahan ang electrical equipment sa kabila ng circuit breakers. Kahit na ang load ay dry-type transformer, ang fuse protection ay mabilis na umaaksiyon at mas mahusay kaysa sa paggamit ng circuit breaker.

1.4.3 Sa Termino ng Coordination ng Relay Protection

Sa karamihan ng mga kaso, walang kailangan ng circuit breaker sa ring-main unit. Ito ay dahil ang settings ng proteksyon ng circuit breaker sa head end ng ring distribution network (i.e., ang 10KV feeder circuit breaker sa 110KV o 220KV substation) ay karaniwang ganito: ang oras para sa instantaneous protection ay 0s, ang oras para sa over-current protection ay 0.5s, at ang oras para sa zero-sequence protection ay 0.5s. Kung gagamit ng circuit breaker sa ring-main unit, kahit na ang setting time ay 0s para sa operasyon, dahil sa dispersion ng inherent operation time ng circuit breaker, mahirap na siguruhin na ang circuit breaker sa ring-main unit, hindi ang upper-level circuit breaker, ang una na gumawa.

1.4.4 Ang High-Breaking-Capacity Backup Current-Limiting Fuse Ay Maaaring Magbigay ng Proteksyon sa Downstream Equipment

Tulad ng mga current transformers, cables, etc. Ang range ng proteksyon ng high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay maaaring mula sa minimum melting current (karaniwang 2-3 beses ang rated current ng fuse) hanggang sa maximum breaking capacity. Ang current-time characteristic ng current-limiting fuse ay karaniwang steep inverse-time curve. Pagkatapos ng short-circuit, ito ay maaaring lumunok at matanggal ang fault sa napakabilis na oras. Kung gagamit ng circuit breaker para sa proteksyon, ito ay lalaki ang thermal stability requirements ng iba't ibang electrical components tulad ng cables, current transformers, at transformer bushings, lalong lalo na ang gastos ng electrical equipment at project cost. Dito, dapat tandaan na kapag ginagamit ang kombinasyon ng load switch at high-breaking-capacity backup fuse, ang dalawa ay dapat mabuti ang coordination. Kapag ang fuse ay hindi lumunok sa tatlong phase, ang striker ng fuse ay dapat agad na trip ang load switch upang iwasan ang single-phase operation.

2. Uri ng Pagsulot ng High-Voltage Chambers para sa Terminal Users

Ang standard GB14285-1993 "Technical Code for Relaying Protection and Safety Automatic Devices" ay nagsasaad na kapag pinili ang protective switchgear para sa distribution transformer, kapag ang capacity ay equal o mas malaki sa 800 KVA, dapat ang circuit breaker na may relaying protection device. Ang regulasyong ito ay maaaring maintindihan batay sa sumusunod na dalawang aspeto ng pangangailangan:

• Kapag ang capacity ng distribution transformer ay umabot sa 800 KVA at ibabaw, dati, karamihan sa kanila ay oil-immersed transformers at kasama ang gas relays. Ang paggamit ng circuit breaker ay maaaring mag-cooperate sa gas relay upang epektibong maprotektahan ang transformer.

• Para sa mga user na may device capacity na mas malaki sa 800 KVA, dahil sa iba't ibang rason, ang single-phase grounding fault ay maaaring mag-cause ng zero-sequence protection na gumawa, nag-i-trigger ng circuit breaker upang trip at isolate ang fault, upang hindi mag-cause ng feeder circuit breaker ng main substation na gumawa at makaapekto sa normal na power supply ng iba pang mga user. Bukod dito, ang standard ay malinaw na nagsasaad na kahit na ang single transformer ay hindi umabot sa capacity na ito, pero kung ang total capacity ng mga distribution transformers ng user ay umabot sa 800 KVA, dapat na ipatupad ang requirement na ito. Sa kasalukuyan, ang wiring scheme ng karamihan sa mga high-voltage switchgear rooms ng mga user ay isang basic wiring method, at batay dito, maaaring makuha ang mga wiring methods tulad ng one-main-one-standby incoming lines o double incoming lines with busbar sectioning.

3. Conclusion

Ang mga proteksyon configurations para sa 10kV distribution transformers ay kasama ang mga circuit breakers, load switches, o load switches na may fuses. Tinalakay nang komprehensibo ang teknikal, ekonomiko, at operasyon management factors, kung saan, kahit sa 10kV ring-main unit o high-voltage power distribution unit para sa terminal users, ang kombinasyon ng load switch at high-breaking-capacity backup current-limiting fuse ay maaaring magbigay ng rated load current, interrupt ng short-circuit currents, at may performance ng pag-switch ng no-load transformers, na maaaring epektibong maprotektahan ang mga distribution transformers. Kaya, inirerekomenda ang kombinasyon ng load switch at high-breaking-capacity backup current-limiting fuse bilang ang mode ng proteksyon para sa distribution transformer protection.