10KV变电所中变压器低压侧断路器的选择与整定

10KV10KV 变电所中变压器低压侧断路器的选择与整定变电所中变压器低压侧断路器的选择与整定 摘要 针对民用建筑工程变电所的设计中较容易出现的问题 阐述了变电所中配电变压器低压侧进线断路器 母联断路器 出 线断路器的选择 整定及保护配合等设计要点 关键词 长延时 短延时 瞬时 过电流脱扣器 单相短路电 流 abstract aiming at the civil engineering projects in the design of the substation is more easily to the problems and expounds the distribution transformer substation of low voltage side in line circuit breaker bus coupler circuit breakers the choice of the circuit breaker to qualify setting and protection between the key points of the design key words the long time delay the short time delay instantaneous over electric current tripping device single phase short circuit current 中图分类号 tm4 文献标识码 a 文章编号 1 引言 近年来 笔者在民用建筑工程 包括住宅和公建 中完成了不 少变电所的设计 积累了许多经验 但在图样的设计及校审过程 中 也发现了一些值得推敲的问题 下面就这些具体问题进行讨 论 2 配电变压器低压侧进线断路器的选择与整定 2 1 变压器低压侧进线断路器长延时过电流脱扣器的整定倍数 在个别的设计中 进线断路器长延时过电流脱扣器整定值为 ir 1 1in 这是错误的 正确的应为 ir 1 0in 其中 in 为脱扣 器额定电流 a 因为变压器低压侧进线断路器一般采用框架断路 器 通常选用的有 abb 施耐德 西门子 穆勒或国产的常熟断路 器厂等的产品 其脱扣器均为四段保护的电子脱扣器 其中长延 时过电流脱扣器的整定值为 ir 0 4 1 0 in 各个产品的整定电 流级差是不相同的 如施耐德的 micrologic2 0a 5 0 6 0 7 0a 脱扣器 ir inx 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 95 0 98 1 0 如 abb 的 pr121 p 脱扣器 ir 0 4 1 0 xin 级差为 0 025in pr121 p pr123 p 脱扣器 ir 0 4 1 0 xin 级差为 0 01in 所以进线断路器的长延时过电流脱扣器整定为 1 1 倍的额定电 流是做不到的 这个问题的出现可能是与配电变压器低压侧进线 断路器长延时过电流整定电流宜为变压器低压侧额定电流的 1 1 倍之说相混淆了 2 2 变压器低压侧进线断路器的保护整定 长延时过电流脱扣器整定为 izd1 kzd1 ieb 式中 kzd1 为断路器长延时脱扣器可靠系数 取 1 1 ieb 为变 压器低压侧额定电流 a 短延时过电流脱扣器整定为 izd2 mkzd2 ieb 时限可取 0 4s 式中 m 为过电流倍数 无确定值时可取 4 kzd2 为断路器短延 时脱扣器可靠系数 取 1 3 瞬时过电流脱扣器整定为 izd3 1 2idd1 式中 idd1 为出线端单相短路电流 a 为了保证变压器的主保护与出线回路的选择性配合 通常变压 器低压侧进线断路器不宜设瞬时过电流保护 2 3 变压器低压侧进线断路器的选择及保护整定数据表 选择变压器低压侧进线断路器后 再确定脱扣器整定值 长延 时和短延时 最后校验是否满足变压器保护整定的要求 表 1 为 常用的成双配备的变压器低压侧进线断路器有关数据 综合上表的数据 说明如下 1 ir izd1 isd izd2 变压器低压侧进线断路器的长延时 过电流 短延时过电流的实际整定电流均大于计算整定电流 故 满足变压器保护整定的要求 2 变压器低压侧选用的进线断路器脱扣器额定电流与变压器 低压侧额定电流之比为 1 38 倍 工程设计中也是这样配置的 而 且与供电局配电系统电气设计审核管理办法关于配电室 0 4kv 断 路器长延时过电流整定值为变压器低压侧额定电流 1 3 倍的规定 是一致的 因为成双配备的变压器 低压侧系统接线为 正常时 单母线分段运行 母联手动投入或自动投入 一回路进线电源失 电时 另一回路进线应带全部负荷 变压器的负荷率一般在 70 85 左右 所以在进线断路器长延时过电流整定值为变压器 低压测额定电流 1 38 倍时 一回路进线电源失电 母联断路器手 动或自动投入时 另一回路进线断路器不会跳闸 即不会扩大故 障面 但是要考虑变压器过载运行允许时间不宜过长 否则会影 响变压器寿命 这可根据变压器的过载率及负荷情况 适当切断 一些不重要的负荷 3 若变电所中只有一台变压器 1 1 倍的过负荷就能满足要求 即长延时过电流整定 ir 0 8in 较合适 同时短延时过电流的过 电流倍数取 m 3 如表 2 所示 3 低压侧进线断路器 母联断路器 出线断路器与下一级断路 器的保护配合 在以往的变电所设计中 变压器低压侧出线回路短路保护采用 瞬时过电流脱扣器的居多 但是会有几个不利因素 第一 与下 级断路器的配合 只有电流选择 没有时间选择 因此上下级断 路器配合动作的选择性相对较差 第二 低压侧出线断路器一般 选用塑壳断路器 不同品牌的塑壳断路器其热磁脱扣器的瞬时整 定倍数有的可调 如 abb 有的不可调 如施耐德 电子脱扣 器的瞬时 或短延时 整定倍数也是如此 有的可调 如 abb 及 施耐德的 str53ue 有的不可调 如施耐德中的 str22se str22ge str23se 如果整定倍数不可调 对校验单相 短路电流断路器是否跳闸不利 下面来分析单相短路电流与断路器过电流脱扣器整定电流的关 系 根据 gb50054 95 低压配电设计规范 第 4 2 3 条有 idd1 1 3idzj 式中 idd1 为线路末端单相短路电流 a idzj 为出线断路器瞬 时 或短延时 过电流脱扣器动作电流 a idzj kp ir 式中 kq 为出线断路器瞬时 或短延时 脱扣器整定倍数 ir 为出线断路 器长延时过电流整定电流 当瞬动倍数越大 idzj 越大 要求线路末端单相短路电流就越 大 式中 为出线回路的相保电阻 如果出线回路线路较长 且电缆截面较小 则 较小 当发生单 相短路时 因不满足 出线断路器拒动 就起不到保护作用 解 决的办法有两个 第一 增大电缆截面 由于电缆截面增大 引 起敷设钢管或电缆桥架增大及荷载增大 最终导致投资增大 第 二 选用整定倍数可调的断路器来减小整定倍数 当然必须满足 断路器的瞬时 或短延时 脱扣器整定电流大于线路的尖峰电流 瞬时脱扣器整定时躲过的线路尖峰电流为 线路中起动电流最 大的一台电动机的全起动电流 其值为该电动机起动电流的 2 2 5 倍 加上此电动机除外的线路计算电流 而短延时脱扣器整定时 躲过的线路尖峰电流为 线路中起动电流最大的一台电动机的起 动电流加上此电动机除外的线路计算电流 前者的电流值比后者 的电流值大得多 由此看出 要做到减小脱扣器整定倍数 采用 短延时脱扣器比采用瞬时脱扣器容易实现 这就是为何选 用短延时过电流脱扣器的优点之一 建议配电变压器低压侧各 类断路器整定配置如表 3 所示 4 变电所变压器低压侧工作接地的连法 在 tn 系统中 配电变压器的结线方式常采用 dyn11 型或 yyn11 型 无论哪种方式 低压侧中性点是直接接地的 而在有的变电 所设计中 就在变电所内的接地干线上取二点采用 40mmx4mm 镀 锌扁钢与室外接地网相连 变压器的中性线 n 就在低压柜首端与 pe 线相连 故变压器低压侧中性点直接接地 做法有误 正确的方法是变压器中性线接至接地端子板后直接引至室外 具体做法见 04dx002 工程建设标准强制性条文及应用示例 说 明两点 1 接地端子板引至户外接地装置的接地线采用两根裸导 体 主要为了当一根导体损坏断了 另一根可备用 2 中性点接 地线的种类和规格 可见 04dx101 1 建筑电气常用数据 计 算原则 变压器接线方式为 dyn11 变压器负序阻抗及零阻抗等于 正序阻抗 变压器低压出线至低压主进断路器长度约为 5 米 短 路切除时间为 0 6s 5 低压柜上 spd 配用断路器的遮断容量 为了给建筑物进线处的低压配电系统提供第一级防雷及过电压 保护 在低压柜的母线处应安装 spd spd 上端可以配熔断器或断 路器作保护 而在有的设计中 spd 上端断路器遮断容量偏小 一旦发生短路 断路器烧毁 spd 起不到保护作用 所以要求此断 路器的短路耐受电流应等于低压柜母线处的短路电流 变压器低压柜母