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变压器低压侧断路器瞬时脱扣器动作电流整定值的确定

时间:2012-09-14 11:25来源:未知 作者:孙玉东 点击:

      山西华晋韩咀煤业有限责任公司   孙玉东

      当变压器低压侧供电网络或用电设备发生短路时,断路器瞬时脱扣器动作使断路器跳闸,切断电源,一方面限制了事故的扩大,另一方面保护了变压器。
      在实际工作中发现:某些变压器低压断路器瞬时脱扣动作电流整定值按照变压器低压额定电流值整定,结果影响了某些设备的正常使用。
若提高整定值,有人认为较大的冲击电流会使变压器温升增高破坏绝缘。可见这两者出现了矛盾。
那么,变压器在不破坏绝缘的情况下能承受多大(超过额定值)电流冲击;变压器低压侧断路器瞬时电流整定如何确定。下文对此问题进行探讨。
一、变压器的允许短路电流值和短时允许最大平均温度
1. 变压器允许的短路电流值
根据GB1094-79《电力变压器国家标准》规定:变压器应能承受表1短路电流及短路时间的作用而无机械损伤和热损伤。
表1

 


2.变压器线圈在短时间内允许的最大平均温度
      根据GB1094-79规定,变压器在任一分接位置时短路电流经历表1 的短路时间后,线圈的最高平均温度:铜线圈不应超过250℃,铝线圈不应超过200℃。
      从GB1094-79的规定可知,变压器允许在短时间内承受比本身额定电流大的多的短路电流的冲击。
二、变压器低压侧出口短路电流值的确定
设有SL7-500/10Y/Y0-12   10/0.4KV变压器一台,其短路损耗△Pd=6.9KW,阻抗电压百分值Ud=4.0,求:
1.三相短路电流计算
校验变压器的热稳定性,需计算三相短路电流周期分量有效值,即

式中 Ue—变压器低压侧额定线电压,V
∑Z—短路电流总阻抗,mΩ﹔
∑R—短路电流总电阻,mΩ﹔ ∑R= R高+ R变
R高—变压器高压系统电阻,因阻值较小可忽略不计,设R高=0
R变—变压器电阻,R变=  
∑X—短路电流总电抗,∑X= X高+X变,mΩ﹔
X高—变压器高压系统电抗,mΩ;X高=Ue2/Sdx
Sdx—供电电源功率;
在计算1000V以下网络短路电流时,可以把供电电源功率看作无穷大,即Sdx=∞,则X高=0。
变压器短路阻抗Z变=                               mΩ
变压器电抗X变=                       mΩ
则∑R=R变=4.42 mΩ     ∑X=X变=12.01mΩ 
代入式(1)得Id(3)=18.06KA
2.两相短路电流计算


3.单相短路电流计算

Id(1)=                                 ——(2)
      根据资料查到本变压器:
Rl=4.91 mΩ       R0=22.61 mΩ
Xl=11.82mΩ       X0=110 Mω
代入式(2)得:Id(1)=5.04KA
三、计算在三相短路情况下,变压器线圈达到的最高平均温度
线圈的最高平均温度按下式计算:
T=T0+αj2t×10-3(℃)    ——(3)
式中T0—短路时的起始温度,等于最高空气温度与在额定使用条件下极限温升之和。
本变压器T0=105℃
α—为     (T0+ T2)的函数,按表2选用
T2为线圈导体短时允许的最高温度

 

 

 

本变压器为铝线圈,铝导体短路时允许的最高温度为200℃,故T2=200℃
则     (T0+ T2)=    (105+ 200)=152.5,查表2取α为17
j—短路时电流密度。
查资料本变压器低压侧导线截面为4.4×13.5×6=356.4(mm),则j=
t--短路持续时间,s
设t=2s代入式(3)得T=192℃
三相短路电流与变压器低压侧额定电流的比值为
四、分析与结论
      经过以上计算可知:变压器低压侧在三相短路的情况下,持续2s的时间线圈达到的最高平均温度为192℃,低于200℃的允许极限值(铜线圈允许限值为250℃)。这说明变压器是可以经受三相短路电流2s持续时间的冲击。
      低压断路器瞬时脱扣器动作的时间一般不超过0.02s,而变压器低压侧三相短路电流与本身低压侧额定电流的比值一般在25倍左右。所以变压器低压侧出口断路器瞬时脱扣器动作电流值按变压器低压侧额定电流的25倍以下整定对变压器是不会有损害的。
考虑到变压器低压侧发生两相、单相短路时电流皆小于三相短路电流,那么变压器低压侧出口断路器瞬时脱扣整定电流值应小于单相短路电流值而大于系统的尖峰电流。
由本例可知Id(1)=5.04KA,则
由此可知变压器低压侧出口断路器瞬时脱扣整定电流值可以整定为低压侧额定电流的4~5倍。
若出现4倍以下额定电流时脱扣器不能跳闸而使变压器处于超负荷长期运行是否会损坏变压器?这种情况可能出现,但不会影响。因为现在的变压器无论是移动变压器还是干式变压器或者是油变,低压断路器均采用反时限过电流保护,如出现3.5倍额定电流时,动作时间最长不超过45s,而变压器在特殊情况下允许过电流3.5倍时约1.7min。因此按4~5倍变压器低压侧额定电流作变压器出口低压断路器瞬时动作电流整定是可行的。
 

(责任编辑:kydtw)
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