配电变压器380 V 低压侧单相接地保护的配置探讨

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面由一个计算实例来说明变压器低压侧单相接地保护的配置原则和特点。

　　某车间变电所变压器为SCB9 － 1 000 kVA，10 /0. 4 kV，ud = 6%，ΔPk = 7. 6 kW，过负荷系数为3，在变压器高压侧系统短路容量S smin =200 MVA，变压器的接线形式分别为D，yn11 和Y，yn0，低压380 V 母线平行竖放，母线间距350mm，中性线距边母线200 mm，其他参数见图中如图1 所示，以下分别进行变压器低压母线处发生单相接地短路保护的配置及灵敏度的计算。

图1 变电器示意图

　　根据以上参数，由式(1) ～ (5)计算得到系统的相电阻Rs、相电抗Xs、相保电阻Rphps、相保电抗Xphps;由式(6) ～ (8)、(11)、(12)计算得到变压器的相电阻RT、相电抗XT、D，yn11 连接型式的相保电阻RphpT、相保电抗XphpT，对于Y，yn0 连接的变压器的零序阻抗比正序阻抗大得多，其值由制造厂通过测试提供，因此，其相保电阻RphpT、相保电抗XphpT根据厂家提供数据查表得出;由式(13) ～(16)计算得到低压母线20 ℃时的相电阻Rm、相电抗Xm、相保电阻Rphpm、相保电抗Xphpm，计算结果如表1 所示。

表1 20 ℃时低压母线参数表

　　根据表1 数据计算得变压器低压侧母线故障的阻抗、短路电流、过电流保护和低压单相接地保护的数值如表2 所示。

　　由示例分析可得，对于相同容量、相同电压比和相同百分比的电抗，只是接线型式不一样的配电变压器，高压侧的短路电流和保护形式、定值是没有差别的，计算完全一样。D，yn11 接线的变压器和Y，yn0 接线的变压器主要差别在于变压器的零序阻抗。Y，yn0 接线的变压器由于与低压系统有电的联系，其零序阻抗值远远高于正序阻抗，从而导致相保电阻和相保电抗值也很大;而D，yn11 接线变压器的零序阻抗值与正序阻抗差别不大，估算时可以取值等于正序阻抗值，对应的相保电阻和相保电抗值与相电阻、相电抗值相等。

表2 低压侧母线故障计算数值表

　　由表2 可以看出:D，yn11 接线变压器的相保电阻RphpT = RT = 1. 22 mΩ，相保电抗XphpT = XT = 9. 52 mΩ;而Y，yn0 接线压器的相保电阻RphpT = 3. 39 mΩ，相电阻RT = 1. 22 mΩ，相保电抗XphpT = 42. 71 mΩ，相电抗XT = 9. 52 mΩ，正是这一点导致D，yn11 接线和Y，yn0 接线变压器的380 V 低压母线单相接地故障电流的很大不同。D，yn11 接线I22k1 = 1 99* A;Y，yn0 接线I22k1 = 4 862 A。D，yn11 接线的低压母线单相接地故障电流较大，用高压侧三相式过电流保护兼做低压侧中性点单相接地保护的灵敏度完全符合要求Ksen = 1. 81 > 1. 5，不需要单独配置专用的中性点电流互感器和保护继电器;由于Y，yn0 接线的低压母线单相接地故障电流小，致使高压侧三相过电流保护兼低压侧单相接地保护功能的灵敏度不满足> 1. 5(Ksen = 0. 51)，因此，需要单独配置低压侧单相接地保护。

　　4 结语

　　通过以上计算实例分析:对于D，yn11 接线形式的变压器，可利用高压侧三相过电流保护兼作低压侧单相接地故障保护，灵敏度完全满足>1. 5 的要求，不需要单独配置专用的中性点电流互感器和保护继电器，节省了设备配置和接线，同时也减少了运行成本;对于Y，yn0 接线的变压器，由于变压器相保阻抗很大，导致低压单相接地故障短路电流较小，利用高压侧三相过电流保护兼作低压侧单相接地故障保护的灵敏度不满足>1. 5 的要求，必须单独在低压侧配置单相接地保护，增加了设备、接线，同时加大了运营维护成本。D，yn11 和Y，yn0 两种接线型式的10 /0. 4kV配电变压器在工业和民用建筑领域应用都非常广泛，随着用电负荷的增加，低压侧单相接地故障的影响增大，结合这几年电子类负荷的增加较快，产生的谐波影响也加大，虽然就地进行了一些补偿，但对系统的影响还是不可小视，根据D，yn11 和Y，yn0 两种接线型式的10 /0. 4 kV 配电变压器适用场合，结合本文的分析，建议在没有特别要求接线型式的场所，选用D，yn11 接线型式的配电变压器，用高压侧三相过电流保护兼作低压侧单相接地保护，从而提高配电变压器保护的实用性和经济性，也提高了变压器的运行效率，做到安全、有效、合理。

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