電氣化鐵路變壓器保護(hù)

l本文論述了標(biāo)準(zhǔn)的辨證意義和IEC420/GB16926《交流高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)—熔斷器組合電器》標(biāo)準(zhǔn)中確定轉(zhuǎn)移電流的失誤。得出了轉(zhuǎn)移電流應(yīng)該定義為實(shí)用的兩相轉(zhuǎn)移電流或開(kāi)斷轉(zhuǎn)移電流，發(fā)生在負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)斷點(diǎn)Tm2，數(shù)值應(yīng)該是1.9T0而不是0.9T0的值；如需要轉(zhuǎn)移點(diǎn)的三相短路電流，可再除以0.87得到或計(jì)算到正常時(shí)間—電流特性上為1.16T0的值。并且反思回歸了負(fù)荷開(kāi)關(guān)的作用應(yīng)該是控制而不是保護(hù)，它根本就不需要開(kāi)斷轉(zhuǎn)移電流，是使用配合不當(dāng)造成的根源失誤。還對(duì)由此引申的關(guān)聯(lián)問(wèn)題做了定量分析，提出了自己的獨(dú)特見(jiàn)解。關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)移電流[3篇]開(kāi)斷轉(zhuǎn)移電流[2篇]短路電流轉(zhuǎn)移點(diǎn)[1篇]負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)斷點(diǎn)[1篇]交接電流[2篇]如果負(fù)荷開(kāi)關(guān)/接觸器采用高壓GL型過(guò)流繼電器的反時(shí)限(長(zhǎng)延時(shí))短路保護(hù)特性10倍0.5s/4s曲線，折算到熔絲電流的動(dòng)作時(shí)間1.2倍INF時(shí)1.6s/9s，2倍時(shí)0.9s/6.2s，3倍0.7s/4.8s，4倍0.56s/4.4s，5倍0.52s/4.1s，6倍以上0.5s/4s，將先于熔斷器動(dòng)作。短路8倍以上時(shí)，熔斷器的動(dòng)作時(shí)間將快于反時(shí)限長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)時(shí)間。雖然具有保護(hù)選擇性，但用此反時(shí)限特性作過(guò)載保護(hù)，時(shí)間應(yīng)該太短。不能躲過(guò)電機(jī)啟動(dòng)電流的時(shí)間。過(guò)載保護(hù)也不能用來(lái)做短路保護(hù)的后備保護(hù)，因?yàn)樗拈L(zhǎng)延時(shí)對(duì)短路要求的瞬時(shí)保護(hù)已經(jīng)失去作用。這從熔斷器安-秒特性曲線和低壓長(zhǎng)延時(shí)特性與高壓GL型過(guò)流繼電器反時(shí)限特性曲線就能看出結(jié)果，時(shí)間之比是(20s~1.5s)(9s~4s)/0.01s。GL型過(guò)流繼電器的保護(hù)特性從設(shè)計(jì)上講是不理想的，是為長(zhǎng)延時(shí)用于短路保護(hù)而設(shè)計(jì)的，10倍In速斷動(dòng)作時(shí)間是0.5~4s(有的規(guī)格達(dá)8~16s)均>>過(guò)流繼電器速斷動(dòng)作固有時(shí)間0.02~0.03s。其反時(shí)限動(dòng)作時(shí)間查最小的10倍0.5s曲線，1.2倍時(shí)為3.2s，2倍時(shí)1.6s，3倍1s，4倍0.8s，5倍0.7s，6倍0.6s，7倍0.56s，8倍0.53s，9倍0.51s。即當(dāng)速斷電流倍數(shù)<10倍時(shí)，其速斷動(dòng)作時(shí)間將長(zhǎng)于10倍的動(dòng)作時(shí)間。其反時(shí)限特性用于過(guò)載保護(hù)時(shí)間太短，用于短路保護(hù)又太長(zhǎng)。過(guò)流/速斷兩段保護(hù)特性都不理想，應(yīng)該沒(méi)有實(shí)用的價(jià)值。但卻被沿用至今，一直作為高壓電網(wǎng)短路的主保護(hù)。還被請(qǐng)進(jìn)了微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，鑄成了國(guó)際IEC255-3/英國(guó)BS142/美國(guó)ANSIC37.112/國(guó)標(biāo)GB/T14598.7-3標(biāo)準(zhǔn)。誤導(dǎo)了世界電力行業(yè)100多年[4]，至今仍然執(zhí)迷不悟，奉為圣典。令人遺憾和可惜!又比如：負(fù)荷開(kāi)關(guān)和接觸器主要是用于負(fù)荷和10/6/3kV電機(jī)的控制，10kV母線的短路電流電力部推薦一般<16kA，即10kV負(fù)荷開(kāi)關(guān)/接觸器的短路關(guān)合電流峰值應(yīng)該>?2.5×16kA=40kA。如果要求負(fù)荷開(kāi)關(guān)和接觸器的短路關(guān)合電流峰值要達(dá)到50kA=2.5×20kA和63kA=2.5×25kA，有沒(méi)有這個(gè)必要?查500A后備保護(hù)熔斷器的截?cái)嚯娏鞣逯抵挥?0kA!也就是所配的負(fù)荷開(kāi)關(guān)/接觸器所能關(guān)合的最大截止電流峰值。500A熔斷器所配的變壓器已達(dá)5000kVA，電動(dòng)機(jī)也達(dá)到4300kW!如果是用不帶熔斷器的負(fù)荷開(kāi)關(guān)/接觸器去關(guān)合這么大的短路電流峰值，好比叫唐僧去打妖怪——有去無(wú)回!既然舍得起，可以用斷路器嘛，開(kāi)斷時(shí)間也不過(guò)50ms。還要求負(fù)荷開(kāi)關(guān)和接觸器開(kāi)斷8kA的轉(zhuǎn)移電流，現(xiàn)在來(lái)看，不但可以降低1/4，應(yīng)該都不需要開(kāi)斷轉(zhuǎn)移電流了。例題：標(biāo)準(zhǔn)中附錄B的舉例補(bǔ)實(shí)：10kV熔斷器額定開(kāi)斷電流40kA>高壓側(cè)最大短路電流31.5kA。變壓器二次端頭短路時(shí)一次電流1805A，用125A后備保護(hù)熔斷器，查熔斷時(shí)間只需0.03s。0.1s熔斷電流為1300A>沖擊勵(lì)磁涌流866A。10s熔斷電流為480A，480/72A=6.7倍In。過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)/反時(shí)限的保護(hù)時(shí)間6In時(shí)≤5s;允許短時(shí)過(guò)載1.5In=114A時(shí)，低壓側(cè)過(guò)載保護(hù)≤120s，均先于熔斷器動(dòng)作，有選擇性。做保護(hù)曲線得到交接點(diǎn)交接電流約4.5INF=560A，為負(fù)荷額定電流In的7.8倍，3s動(dòng)作和熔斷;<<開(kāi)關(guān)兩相開(kāi)斷能力0.87×2000A=1740A，也<負(fù)荷開(kāi)關(guān)最小規(guī)格額定電流630A。轉(zhuǎn)移電流查曲線：60ms三相短路電流值應(yīng)為1450A(不是1600A)<負(fù)荷開(kāi)關(guān)額定三相轉(zhuǎn)移點(diǎn)電流2000A。90ms兩相開(kāi)斷轉(zhuǎn)移電流值為1250A<1740A。雖然合格也不用負(fù)荷開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)開(kāi)斷，熔斷器在100ms內(nèi)就完成了開(kāi)斷。查熔斷器截?cái)嚯娏鞣逯禐?1~13kA<<負(fù)荷開(kāi)關(guān)常用的關(guān)合電流峰值40kA。再比如：負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器在過(guò)載與短路保護(hù)的配合和交接電流問(wèn)題，我們來(lái)看文章[1]P18的計(jì)算實(shí)例：熔斷器額定電流315A，(得變壓器額定電流182A，電機(jī)達(dá)2700kW，負(fù)荷開(kāi)關(guān)最小規(guī)格630A)。先看過(guò)載用反時(shí)限保護(hù)配合，GL-11型過(guò)流繼電器按100A<182!過(guò)流起動(dòng)，0.5s延時(shí)?負(fù)荷開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間40ms，(反時(shí)限按最小10倍0.5s曲線動(dòng)作，10倍1000A以上0.5s動(dòng)作+0.04s開(kāi)關(guān)跳閘)。查315A熔斷器曲線，0.54s的最大交接電流是2300+6.5%A，不是文中所述的5100A左右，5100A是錯(cuò)查成0.04s的值!而且過(guò)載保護(hù)3倍為300A以下只要1~3.2s+0.04s就跳閘了，是有問(wèn)題的，保護(hù)時(shí)間太短。交接電流2300A只是開(kāi)關(guān)額定電流630A的3.65倍，<常用真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷電流能力3150A。如采用接觸器，也<400A接觸器的10倍過(guò)載能力4000A?？梢?jiàn)開(kāi)關(guān)明擺著是能滿足分?jǐn)嘟唤与娏鞯囊蟆Ｔ倏催^(guò)載用定時(shí)限保護(hù)配合，(此時(shí)應(yīng)該>>0.5s延時(shí))，500A速斷起動(dòng)(這已經(jīng)不是題意的定時(shí)限保護(hù)，過(guò)載是不用速斷瞬時(shí)保護(hù)的)。全部動(dòng)作時(shí)間是延時(shí)>>0.5s+0.04s=0.54s，交接電流應(yīng)該<<2300A，也不是文中所述的5700A左右，5700A是錯(cuò)查成0.033s的值!可見(jiàn)開(kāi)關(guān)同樣也是能滿足要求的。當(dāng)過(guò)載5倍為500A時(shí)0.54s就跳閘，還是有問(wèn)題，這相當(dāng)于短路后備保護(hù)?！豆S供電》教科書中高壓變壓器的過(guò)載保護(hù)也是采用定時(shí)限保護(hù)，時(shí)間整定為10~15s，電流整定為1.2~1.25In。與低壓過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)熱保護(hù)特性相比還是不配套，會(huì)越級(jí)跳閘，沒(méi)有保護(hù)的選擇性。那就再按它是速斷的短路瞬時(shí)保護(hù)來(lái)計(jì)算一下看(速斷瞬時(shí)保護(hù)是用于斷路器的短路保護(hù)功能，負(fù)荷開(kāi)關(guān)是不需要的，因?yàn)槎搪繁Ｗo(hù)已經(jīng)由熔斷器來(lái)完成了)：速斷40ms動(dòng)作(一般是50ms)，查熔斷器曲線，0.04s的交接電流是5200A，此時(shí)才>常用真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷電流能力3150A。采用400A的接觸器就不夠了，要選630A接觸器的10倍過(guò)載能力6300A才夠。這里實(shí)例論證的計(jì)算，始終是用了一個(gè)短路保護(hù)的時(shí)間0.04s來(lái)自圓其說(shuō)，細(xì)推結(jié)果卻離過(guò)載保護(hù)的本意南轅北轍!把負(fù)荷開(kāi)關(guān)當(dāng)成了獨(dú)具短路保護(hù)功能的“保護(hù)開(kāi)關(guān)”——斷路器!應(yīng)當(dāng)弄清楚過(guò)載保護(hù)的性能范圍作用和整定，才能與短路保護(hù)相互配合，經(jīng)濟(jì)高效地用好負(fù)荷開(kāi)關(guān)/接觸器和熔斷器?？茖W(xué)技術(shù)不是沽弄玄虛，應(yīng)當(dāng)實(shí)事求是，要求也應(yīng)該現(xiàn)實(shí)認(rèn)真合理有據(jù)。以上見(jiàn)解為他山引玉之石，愿望我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和制造能展現(xiàn)出自己的特色和光澤。參考文獻(xiàn)：[1]開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)展研究及應(yīng)用.涂大石.《高壓開(kāi)關(guān)》[J]2009-1期P16-18.[2]IEC420附錄B中的一個(gè)等式擬需商榷.劉書駿.《高壓電器》[J]199