En preliminär studie av skyddskonfigurationen för 10 kV-fördelningstransformatorer

1. Ring - Main Unit:nätverksschema
1.1 Ring - Main Units sammansättning

Ring - Main Unit (RMU) består av kabiner. Det har vanligtvis minst tre kabiner, inklusive två kabiner för ringkabelns ingång och utgång samt en kabin för transformatorcirkuit.

1.2 Skyddskonfiguration för Ring - Main Unit

Både ringkabelsflödesfördelningskabiner och transformatorflödesfördelningskabiner använder belastningsbrytare, vanligtvis trepositionsbrytare med funktioner för att sluta, öppna och jorda. Transformatorflödesfördelningskabinerna är också utrustade med strömavbrottsgränser för hög kapacitet som skyddsmedel. Praktisk drift har visat att detta är en enkel, pålitlig och ekonomisk distributionsmetod.

1.3 Karaktäristik för skyddskonfiguration för Ring - Main Unit

Belastningsbrytaren används för att växla nominella belastningsströmmar. Den har egenskaper som enkel struktur och låg kostnad, men den kan inte avbryta kortslutningsströmmar. Strömavbrottsgränsen med hög kapacitet fungerar som ett skyddselement och kan avbryta kortslutningsströmmar. Att kombinera dessa två element organiskt kan uppfylla drift- och skyddskraven för distributionsystemet under olika normala och felmoder. Fastställandet av brytarparametrar och design och tillverkning av dess struktur utförs i strikt enlighet med standarder.

Den har både drift- och skyddsfunktioner, så dess struktur är komplex och dess kostnad är hög, vilket gör storskalig användning osannolikt. I ring - main units används ett stort antal kombinationsenheter av belastningsbrytare och strömavbrottsgränser med hög kapacitet. Drift- och skyddsfunktioner för elektriska enheter, som inte är exakt samma, realiseras genom två enkla och billiga komponenter. Det vill säga, belastningsbrytaren används för att utföra ett stort antal belastningsväxlingar, medan strömavbrottsgränsen med hög kapacitet används för att skydda utrustning där kortslutningar sällan inträffar. Detta löser problemet väl, undviker användningen av komplexa och dyra brytare och uppfyller samtidigt de faktiska driftkraven.

• Brytare har alla skydd- och driftfunktioner, men de är dyrbara.

• Belastningsbrytare har i princip samma prestanda som brytare, men de kan inte avbryta kortslutningsströmmar.

• Kombinationen av en belastningsbrytare och en strömavbrottsgräns med hög kapacitet kan avbryta kortslutningsströmmar. Avbrottskapaciteten för vissa säkringar är till och med högre än för brytare. Därför är det lika effektivt att använda denna kombination som att använda en brytare, men kostnaden kan reduceras betydligt.

1.4 Fördelar med kombinationen av belastningsbrytare och strömavbrottsgräns med hög kapacitet

Kombinationen av en belastningsbrytare och en strömavbrottsgräns med hög kapacitet har följande fördelar:

1.4.1 Bra prestanda vid växling av tomtransformatorer

De flesta belastningarna i ring - main units är distributionstransformatorer. Vanligtvis är kapaciteten inte mer än 1250 KVA, och i sällsynta fall når den 1600 KVA. Tomströmmen för en distributionstransformator är vanligtvis omkring 2% av den nominella strömmen, och tomströmmen för en större distributionstransformator är mindre. När ring - main unit växlar den lilla strömmen från en tomtransformator presterar den bra och genererar inte en hög överspänning.

1.4.2 Effektivt skydd för distributionstransformatorer

Särskilt för oljebärande transformatorer, är användningen av en belastningsbrytare med en strömavbrottsgräns med hög kapacitet mer effektiv än användningen av en brytare. Ibland kan den senare inte ens ge effektivt skydd. Relevant information visar att när en oljebärande transformator har en kortslutningsfel, ökar trycket som genereras av bågen, och bubbler som bildas av ångbildning kommer att inta platsen som hörde till oljan. Oljan överför trycket till transformatorns oljetank. När kortslutningen fortsätter, ökar trycket ytterligare, vilket leder till att oljetanken deformeras och spricker.

För att undvika skada på oljetanken måste felet rensas inom 20 ms. Om en brytare används, på grund av reläskydd, plus dess egen drifttid och bågnedsläckningstid, är den totala öppningstiden vanligtvis inte mindre än 60 ms, vilket inte kan ge effektivt skydd för transformatorn. Men strömavbrottsgränsen med hög kapacitet har en snabbavbrottsfunktion. Tillsammans med dess strömavbrottsfunktion kan den rensa felet och begränsa kortslutningsströmmen inom 10 ms, vilket ger effektivt skydd för transformatorn. Därför bör strömavbrottsgränser med hög kapacitet användas för att skydda elektriska enheter så mycket som möjligt istället för brytare. Även om belastningen är en torrtransformator, agerar säkringsskyddet snabbt och är bättre än att använda en brytare.

1.4.3 I fråga om samordning av reläskydd

I de flesta fall behövs ingen brytare i ring - main unit. Detta beror på att skyddsinriktningen för brytaren vid huvudänden av ringsdistributionen (dvs. 10KV flödesfördelningsbrytaren i en 110KV eller 220KV understation) vanligtvis är följande: tiden för omedelbar skydd är 0s, tiden för överströmskydd är 0,5s, och tiden för nollsekvensskydd är 0,5s. Om en brytare används i ring - main unit, även om inställningstiden är 0s för drift, är det svårt att garantera att brytaren i ring - main unit agerar först, snarare än den överordnade brytaren, p.g.a. spridningen av den inbyggda drifttiden för brytaren.

1.4.4 Strömavbrottsgräns med hög kapacitet kan ge skydd för nedre enheter

Till exempel strömtransformatorer, kabler, etc. Skyddsområdet för strömavbrottsgränsen med hög kapacitet kan vara från den minsta smältströmmen (vanligtvis 2-3 gånger den nominella strömmen för säkringen) till den maximala avbrottskapaciteten. Ström-tidskaraktäristiken för strömavbrottsgränsen är vanligtvis en brant invers tidkurva. Efter att ett kortslutning har inträffat, kan den smälta och rensa felet inom en mycket kort tid. Om en brytare används för skydd, kommer det oundvikligen att öka termiska stabilitetskraven för andra elektriska komponenter som kablar, strömtransformatorer och transformatorbushingar, vilket ökar kostnaden för elektrisk utrustning och projektet. Här bör det noteras att när kombinationen av en belastningsbrytare och en strömavbrottsgräns med hög kapacitet används, bör de två vara väl samordnade. När säkringen inte smälter i tre faser, bör säkringens slagreglage omedelbart öppna belastningsbrytaren för att förhindra ensidig drift.

2. Nätverksscheman för högspänningskamrar för slutanvändare

Standarden GB14285-1993 "Teknisk kod för reläskydd och automatiserade säkerhetsenheter" anger att när man väljer skyddsbrytare för en distributionstransformator, när kapaciteten är lika med eller större än 800 KVA, ska en brytare med reläskyddehet väljas. Denna regel kan förstås baserat på följande två aspekter av behov:

• När kapaciteten för distributionstransformatorn når 800 KVA och över, var de flesta av dem i det förflutna oljebärande transformatorer och var utrustade med gasreläer. Användning av en brytare kan samarbeta med gasreläet för att effektivt skydda transformatorn.

• För användare med en enhetskapskapacitet större än 800 KVA, kan en enkelfasig jordfel orsaka nollsekvensskyddet att agera, vilket får brytaren att öppnas och isolera felet, så att det inte får huvudunderstations flödesfördelningsbrytare att agera och påverka den normala elförsörjningen för andra användare. Dessutom anger standarden tydligt att även om en enda transformator inte når denna kapacitet, men om den totala kapaciteten för användarens distributionstransformatorer når 800 KVA, bör detta krav också uppfyllas. För närvarande är kopplingsplanen för de flesta användares högspänningsbrytarrum en grundläggande kopplingsmetod, och utifrån detta kan kopplingsmetoder som en huvud-en reservkoppling eller dubbelkoppling med busbaravdelning härledas.

3. Slutsats

Skyddskonfigurationer för 10kV-distributionstransformatorer inkluderar huvudsakligen brytare, belastningsbrytare, eller belastningsbrytare med säkringar. Genom att överväga tekniska, ekonomiska prestanda och drifts- och hanteringsfaktorer, oavsett om det gäller en 10kV-ring - main unit eller en högspänningsfördelningsenhet för slutanvändare, kan skyddskonfigurationen av en belastningsbrytare kombinerad med en strömavbrottsgräns med hög kapacitet inte bara ge nominell belastningsström utan också avbryta kortslutningsströmmar och ha prestanda för växling av tomtransformatorer, vilket effektivt skyddar distributionstransformatorer. Därför rekommenderas konfigurationen av en belastningsbrytare kombinerad med en strömavbrottsgräns med hög kapacitet som skyddsmetod för distributionstransformatorernas skydd.