南水北调中线一期工程变压器阻抗电压及高压熔断器的选择

2014-04-02 18:43:29崔亚琼
河北水利 2014年6期
关键词:额定电流熔断器南水北调

□崔亚琼

南水北调中线一期工程变压器阻抗电压及高压熔断器的选择

□崔亚琼

阻抗电压是变压器最重要的技术参数之一,与电压质量、短路电流、运行成本等诸多参数密切相关。合理选择变压器阻抗电压,直接关系到电力系统稳定和安全运行,是设计必须要考虑的一项重要内容。高压熔断器是变压器的重要保护设备,变压器内部及其引出线故障时,必须迅速切断故障电流,以免烧坏设备、造成事故,进而影响供电的可靠性和安全性,必须根据规程要求、工程及设备实际情况合理选择。

1.工程概况

南水北调中线一期工程是一项跨流域、长距离的大型调水工程。邯邢段总干渠全长172km,共有用电建筑物25座,其沿线布置有节制闸、退水闸等一级用电负荷18处,分水闸、排冰闸等二级用电负荷25处、检修闸等三级用电负荷13处。

工程沿线架设35kV输电线路,在负荷点设置降压变电站向负荷供电。邯邢段总干渠共设置35/0.4kV降压变电站31座,变压器容量在80~250kVA之间,均采用高压熔断器作为保护设备。

2.阻抗电压和熔断器熔体额定电流选择原则

2.1 阻抗电压选择原则

阻抗电压是将变压器的二次绕组短路,慢慢加大一次绕组电压,当二次绕组的短路电流达到额定电流时,一次绕组所施加的电压,通常用它与额定电压的百分比表示,是变压器最主要的参数之一。

同容量的变压器,阻抗电压小的成本低(内部损耗低),运行时电压降小,电压质量易受控,对于提高低压侧电压,尤其是电动负荷的起动电压有利,因此从运行角度考虑,阻抗电压小一些好。而降低阻抗电压,提高了低压侧的短路电流,有可能超过低压开关切断短路电流的能力,需要加大低压开关的断流容量,因此造成投资费用增加。

因此,合理选择变压器的阻抗电压,关系到系统稳定、安全和正常运行。

2.2 熔断器熔体额定电流选择原则

压器高压侧熔体额定电流选择需要考虑3方面因素。第一,熔体额定电流应大于回路持续工作电流,同时应考虑变压器的励磁涌流,避免空载变压器投入时,熔断器误熔断。第二,熔断器最大开断电流应大于回路中可能出现的最大预期短路电流周期分量有效值。第三,熔断器的最小开断电流应小于低压侧短路故障预期最小电流(折算到熔断器安装处,以下均同),以可靠保护变压器及其低压出线。

部分设计人员选择熔断器时往往仅考虑前两个方面,而对于第三个方面,往往由于参数不全,而且校验起来也比较复杂,就不去校验,这样做很容易造成小于熔体最小开断电流的短路电流无法开断,进而烧坏设备,甚至引发火灾,造成严重事故,且影响供电安全。

因此,合理选择熔体电流是工程安全运行的可靠保证。

3.南水北调中线一期工程变压器阻抗电压和熔体电流选择

根据国家标准规定,35/0.4kV变压器阻抗电压为6%,内部阻抗较大,且低压侧短路时,折算到高压侧熔断器安装处的电流值要比低压侧低87.5倍,而且南水北调35kV供电距离较长,变压器低压侧短路时,高压侧的短路电流较小,不容易满足熔断器选择的第三个条件。

高压熔断器最小开断电流一般为熔体额定电流的3~5倍,甚至更高。就笔者了解到的情况,此最小开断电流只是国内各生产厂给出的一个经验值,并没有经过试验验证,而国外有些生产厂则给出了对应每种规格的最小开断电流值。

南水北调中线一期工程选用了有具体试验数值的德国西霸熔断器。根据上述熔体电流选择原则,熔体额定电流应在3~10A之间选取。由于规程要求高压熔断器带撞击器,满足此要求的最小规格为6.3A,即容量为125kVA及以下的变压器高压熔体额定电流均应选择为6.3A,其最小开断电流为22A。而阻抗电压选用国家标准规定的6%时,125kVA以下容量的变压器,低压侧预期的最小短路电流最大值为17A,小于22A,不满足规程要求,不能可靠保护变压器及其低压绕组出线。125kVA变压器低压侧预期的最小短路电流最大值为26A,与22A比较接近,余量较小,熔断时间较长,对保护变压器不利。

针对这种情况,设计人员大胆提出,对于125kVA及以下的变压器选用4%的阻抗电压,以增大短路电流,使其满足不小于熔体最小开断电流的要求。变压器阻抗电压降低到4%时,变压器低压侧短路时的最小预期短路电流值均大于22A(最小为27A),满足规程要求,能够起到保护作用。而且阻抗电压降低后,可以提高工程主要用电负荷—重载起动的闸门启闭机起动电压,降低损耗,节省成本。160kVA及以上的变压器容量相对较大,采用阻抗电压时,预期最小短路电流大于熔体最小开断电流要求,可保护变压器, 故仍选用6%阻抗电压。

经校验,变压器阻抗电压由标准规定的6%降低到4%后, 变压器低压侧最大预期短路电流远远小于低压开关的分断能力,无需加大低压开关断流容量,不会造成投资费用增加。

4.结语

南水北调中线一期工程邯邢段变压器阻抗电压由标准规定的6%降低到4%后,可以有效解决6%时无法保护变压器的问题,为工程安全运行提供了保证。同时对于各类闸门启闭时的起动电压有利,还可以降低损耗,节约成本,可借鉴于类似工程。□

2014-05-20

王长坤,女,汉族,沧县水务局,副局长。

收稿日期:2014-06-13

作者简介:崔亚琼,女,汉族,河北省水利水电第二勘测设计研究院,正高级工程师。

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