變壓器是寄生參數(shù)是什么?
開關(guān)電源理想變壓器和實(shí)際變壓器,他們的區(qū)別在于理想變壓器不存儲任何能量——所有的能量瞬時(shí)由輸入傳輸?shù)捷敵觥?shí)際上,所有實(shí)際變壓器都存儲一些不希望的能量:
1、漏感能量表示線圈間不耦合磁通經(jīng)過的空間存儲的能量。在等效電路中,漏感與理想變壓器激勵(lì)線圈串聯(lián),其存儲的能量與線圈電流的平方成正比。
2、激磁電感(互感)能量表示有限磁導(dǎo)率的磁芯中和兩半磁芯結(jié)合處氣隙儲存的能量。在等效電路中,激磁電感與理想變壓器初級線圈(負(fù)載)并聯(lián)。儲存的能量與加到線圈上每匝伏特有關(guān),與負(fù)載電流無關(guān)。
漏感阻止開關(guān)和整流器電流的瞬態(tài)變化,隨著負(fù)載電流的增加而加劇,使得輸出的外特性變軟。在多路輸出只調(diào)節(jié)一路輸出時(shí),因存在初級漏感,其他開環(huán)輸出的穩(wěn)壓性能變差。互感和漏感能量在開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬時(shí)引起電壓尖峰,是EMI的主要來源。為防止電壓尖峰造成功率開關(guān)與整流器的損壞,電路中采用緩沖或嵌位電路抑制電壓尖峰。緩沖和嵌位電路雖然能抑制尖峰電壓,為了可靠,還需選擇高壓定額的器件;如果緩沖和嵌位電路損耗過大,還必須應(yīng)用更復(fù)雜的無損緩沖電路回收能量。即使這樣,緩沖電路中元件不是無損的,環(huán)流損失相當(dāng)多的能量。總之,漏感和激磁電感降低變換器的效率。因此,開關(guān)電源通常在設(shè)計(jì)變壓器時(shí),應(yīng)盡量減少變壓器的漏感。
有些電路利用漏感和互感能量獲得零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT),但在輕載時(shí)漏感能量很小;而互感大小較難控制,主要通過選用合適的磁芯材料(u)和控制兩半磁芯裝配氣隙大小控制激磁電感。
配電變壓器常見的配置方式和方法
(1)環(huán)網(wǎng)供電單元的接線形式
環(huán)網(wǎng)供電單元由間隔組成,一般至少有3個(gè)間隔,包括2個(gè)環(huán)纜進(jìn)出間隔和1個(gè)變壓器回路間隔,如下圖所示。
(2)環(huán)網(wǎng)供電單元保護(hù)方式的配置
環(huán)纜饋線與變壓器饋線間隔均采用負(fù)荷開關(guān),通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負(fù)荷開關(guān)。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提供保護(hù)。實(shí)際運(yùn)行證明,這是一種簡單、可靠而又經(jīng)濟(jì)的配電方式。
(3)環(huán)網(wǎng)供電單元保護(hù)配置的比較
負(fù)荷開關(guān)用于分合額定負(fù)荷電流,具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜等特點(diǎn),但不能開斷短路電流,增加高遮斷容量后備式限流熔斷器為保護(hù)元件,可開斷短路電流,將兩者結(jié)合起來,可滿足配電系統(tǒng)各種正常和故障運(yùn)行方式下操作保護(hù)的要求。斷路器兼具操作和保護(hù)兩種功能,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)昂貴,大量使用不現(xiàn)實(shí)。環(huán)網(wǎng)柜中大量使用負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合裝置,把操作與保護(hù)功能分別由兩種簡單、便宜的元件來實(shí)現(xiàn),即用負(fù)荷開關(guān)來完成大量發(fā)生的負(fù)荷合分操作,而采用高遮斷容量后備式限流熔斷器對極少發(fā)生短路的設(shè)備起保護(hù)作用,既可避免使用操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴的斷路器,又可滿足實(shí)際運(yùn)行的需要。
綜上所述可以看出:斷路器具備所有保護(hù)功能與操作功能,但價(jià)格昂貴。負(fù)荷開關(guān)與斷路器性能基本相同,但它不能開斷短路電流。負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合,可斷開短路電流,部分熔斷器的分?jǐn)嗳萘勘葦嗦菲鬟€高,因此,使用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合不比斷路器效果差,可費(fèi)用卻可以大大降低。
(4)負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優(yōu)點(diǎn)
1)開合空載變壓器的性能好
環(huán)網(wǎng)柜的負(fù)荷種類,絕大部分為配電變壓器,一般容量不大于1250kVA,極少情況達(dá)1600kVA,配電變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右,環(huán)網(wǎng)柜開合空載變壓器小電流時(shí),性能良好,不會產(chǎn)生較高過電壓。
2)有效保護(hù)配電變壓器
特別是對于油浸變壓器,采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效,有時(shí)后者甚至并不能起到有效的保護(hù)作用。當(dāng)油浸變壓器發(fā)生短路故障時(shí),電弧產(chǎn)生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會占據(jù)油箱的空間,將壓力傳給變壓器油箱體,隨短路狀態(tài)的繼續(xù),壓力進(jìn)一步上升,致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體,必須在20ms內(nèi)切除故障。如采用斷路器,因有繼電保護(hù)再加上自身動作時(shí)間和熄弧時(shí)間,其全開斷時(shí)間一般不會少于60ms,不能有效地保護(hù)變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能,且具有限流作用,可在10ms之內(nèi)切除故障并限制短路電流,能夠有效地保護(hù)變壓器。
3)沒有必要在環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器
因?yàn)榄h(huán)網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)的首端斷路器(即110kV或220kV變電站的10kV饋出線斷路器)的保護(hù)設(shè)置速斷保護(hù)的時(shí)間為0s,若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器,即使整定時(shí)間0s,由于斷路器固有動作時(shí)間分散,也很難保證是環(huán)網(wǎng)柜中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。
4)高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設(shè)備
熔斷器的保護(hù)范圍在最小熔化電流(通常為熔斷器額定電流的2~3倍)到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時(shí)間特性一般為陡峭的反時(shí)限曲線,短路發(fā)生后,可在很短的時(shí)間內(nèi)熔斷,切除故障。如果采用斷路器作保護(hù),將使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩(wěn)定要求大幅度提高,加大了電器設(shè)備的造價(jià),增大工程費(fèi)用。
在這里,有必要指出在采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式熔斷器組合時(shí),兩者之間要很好地配合,當(dāng)熔斷器非三相熔斷時(shí),熔斷器的撞針要使負(fù)荷開關(guān)立即聯(lián)跳,防止缺相運(yùn)行。
二 終端用戶高壓室時(shí)的情況
GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定:選擇配電變壓器的保護(hù)開關(guān)設(shè)備時(shí),當(dāng)容量等于或大于800kVA,應(yīng)選用帶繼電保護(hù)裝置的斷路器。對于這個(gè)規(guī)定,可以理解為基于以下兩方面的需要:一方面配電變壓器容量達(dá)到800kVA及以上時(shí),過去多數(shù)使用油浸變壓器配備有瓦斯繼電器,使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,從而對變壓器進(jìn)行有效地保護(hù);另一方面對于裝置容量大于800kVA的用戶,因種種原因引起單相接地故障導(dǎo)致零序保護(hù)動作,從而使斷路器跳閘、分隔,不至于引起主變電站的饋線斷路器動作,影響其他用戶的正常供電。此外,標(biāo)準(zhǔn)還明確規(guī)定,即使單臺變壓器未達(dá)到此容量,但如果用戶的配電變壓器的總?cè)萘窟_(dá)到800kVA時(shí),亦要符合此要求。
目前多數(shù)用戶的高壓配電室的接線方案如下圖所示,這是基本的結(jié)線方式,在此基礎(chǔ)上可以派生出一主一備進(jìn)線或雙進(jìn)線加母線分段等方式。一般在A處裝設(shè)斷路器,在B處也裝設(shè)斷路器,這樣視繼電保護(hù)的配置情況,可以用A或B達(dá)GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的要求,在其中1臺變壓器需要退出運(yùn)行時(shí),操作B處的斷路器即可實(shí)現(xiàn)。
但其實(shí)根據(jù)我們以上的分析,應(yīng)當(dāng)在B處裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)熔斷器的組合,在A處裝設(shè)斷路器更為合理、有效。既達(dá)到GB14285-1993《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的要求,而在B處裝設(shè)熔斷器作為每臺變壓器的相間短路保護(hù),且利用負(fù)荷開關(guān)又可進(jìn)行每臺變壓器的投切操作。這樣在B處裝設(shè)的就不是常用的開關(guān)柜而是環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開關(guān)柜,其造價(jià)較低,體積較小,能夠有效節(jié)省配電投資。此外,如果處理好負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)移電流以及與熔斷器交接電流的選擇,也不排除在B處對每臺負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行對應(yīng)變壓器零序保護(hù)的可能性。
三 結(jié)束語
綜合技術(shù)-經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)行管理因素,無論在10kV環(huán)網(wǎng)供電單元還是在終端用戶高壓配電單元中,采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護(hù)配置,既可提供額定負(fù)荷電流,又可斷開短路電流,并具備開合空載變壓器的性能,能有效保護(hù)配電變壓器。為此,推薦采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的配置作為配電變壓器保護(hù)的保護(hù)方式。