近年來，福建省莆田經(jīng)濟(jì)一直在持續(xù)穩(wěn)步地增長(zhǎng)，投資環(huán)境的日益改善吸引了越來越多的企業(yè)在莆田落戶。而電氣工程的造價(jià)與變壓器的保護(hù)配置方案、電氣設(shè)備的選型是息息相關(guān)的，本文通過對(duì)10 kV配電變壓器保護(hù)配置方案的綜合比較分析，以及對(duì)負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器在正確選用時(shí)一些相關(guān)事項(xiàng)的介紹，論述了負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器在終端用戶中應(yīng)用的合理性和發(fā)展前景，目的是一方面做到有效保護(hù)10 kV配電變壓器，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平；另一方面可以降低工程的整體造價(jià)，減少用戶的投資成本，提高用戶的滿意度水平。 1 10 kV配電變壓器的保護(hù)配置方案 福建省電力有限公司要求永久性用電的用戶計(jì)量柜的設(shè)計(jì)選型是：凡容量在100～315 kVA（不含315 kVA）且供電方案確定為低壓計(jì)量的用戶應(yīng)采用低壓計(jì)量柜方式計(jì)量，容量在315 kVA及以上的用戶應(yīng)采用高壓計(jì)量柜方式計(jì)量。電氣設(shè)計(jì)人員就依據(jù)該原則考慮是否配置高壓柜對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)，一般大部分設(shè)立專用變壓器的用戶，高壓供電系統(tǒng)為10 kV系統(tǒng)，10 kV配電變壓器的保護(hù)配置方案通常有以下幾種：用戶容量小于315 kVA的，考慮采用跌落式熔斷器進(jìn)行保護(hù)，變壓器的位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的條件選擇放置在桿上變臺(tái)或落地的方式。 用戶容量在315 kVA及以上時(shí)，由于要求使用高壓計(jì)量柜，就涉及到高壓配電柜的選型問題。此時(shí)變壓器保護(hù)配置方案一般有兩種：一種是利用斷路器；另一種則利用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器。 這兩種配置方式在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前的情況是并存選用。本文著重對(duì)這兩種方式進(jìn)行綜合比較分析。 2 負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器與斷路器保護(hù)的比較 2.1 兩種配置各自的特點(diǎn) 高壓負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器是由高壓負(fù)荷開關(guān)來承擔(dān)過載電流（此過載電流對(duì)高壓負(fù)荷開關(guān)來說，仍在高壓負(fù)荷開關(guān)額定開斷電流的范圍內(nèi)）和正常工作電流的關(guān)合和開斷，并且還要求承擔(dān)“轉(zhuǎn)移電流”的開斷。而變壓器高壓側(cè)的短路保護(hù)和過載保護(hù)由熔斷器來承擔(dān)。這是一組負(fù)荷開關(guān)及三個(gè)帶觸發(fā)器的熔斷器，只要任何一個(gè)觸發(fā)器動(dòng)作，其聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)使負(fù)荷開關(guān)三相同時(shí)自動(dòng)分閘。兩者的有機(jī)結(jié)合可滿足配電變壓器各種正常和故障運(yùn)行方式下操作保護(hù)的要求。因此其最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜。如能合理選配熔斷器、負(fù)荷開關(guān)與變壓器的參數(shù)，也能達(dá)到可靠保護(hù)的要求。 對(duì)于斷路器而言，斷路器具備所有保護(hù)功能與操作功能，斷路器參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造均嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，因而其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、選材嚴(yán)格、造價(jià)昂貴，在終端用戶中大量使用不現(xiàn)實(shí)。 2.2 兩種保護(hù)對(duì)配電變壓器性能比較 對(duì)保護(hù)配電變壓器，采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器比斷路器更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。有時(shí)后者甚至并不能起到有效的保護(hù)作用。試驗(yàn)表明，當(dāng)油浸變壓器發(fā)生短路時(shí)，為使油箱體不變形和開裂，必須在20 ms內(nèi)切除故障。如果采用斷路器保護(hù)，斷路器最快全開斷時(shí)間（繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加斷路器固有動(dòng)作時(shí)間加燃弧時(shí)間），一般需要3個(gè)周波（60 ms）左右，而限流熔斷器則可在10 ms內(nèi)切除故障并限制短路電流，能夠有效地保護(hù)變壓器。即使是干式變壓器，因熔斷器的保護(hù)動(dòng)作快，也比采用斷路器好。 2.3 繼電保護(hù)性能比較 在配電網(wǎng)絡(luò)的上一級(jí)斷路器（變電所10 kV饋出線斷路器）的保護(hù)一般設(shè)置為速斷0 s，過流0.5 s（或以內(nèi)），零序0.5 s。若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定時(shí)間為0 s動(dòng)作，由于斷路器固有動(dòng)作時(shí)間的分散性，也很難保證不是上一級(jí)斷路器首先動(dòng)作。而限流熔斷器不受短路引起的壓降的影響，在極短的時(shí)間內(nèi)切除故障，不會(huì)造成越級(jí)跳閘。 2.4 開合空載變壓器的性能比較 配電變壓器一般容量不大于1250 kVA，極少情況達(dá)1600 kVA，變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右，較大的配電變壓器空載電流較小。若采用斷路器時(shí)，因其滅弧能力按開斷大短路電流設(shè)計(jì)，在開斷空載變壓器小電流時(shí)，容易發(fā)生強(qiáng)制滅弧，產(chǎn)生截流過電壓。就此點(diǎn)來講，并不希望使用具有強(qiáng)滅弧能力的斷路器。而負(fù)荷開關(guān)開合空載變壓器小電流時(shí)，性能良好，不會(huì)產(chǎn)生較高過電壓。 從以上各點(diǎn)可以看出，使用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器不比斷路器效果差，在某些方面還具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可費(fèi)用卻可以大大降低。因此在用戶工程中應(yīng)該推廣使用,前提條件是要做到正確選用組合電器。斷路器與組合電器在性能上的比較如表1所示。 3 負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器選用時(shí)注意事項(xiàng) 3.1 10 kV負(fù)荷開關(guān)的選用類型 負(fù)荷開關(guān)通常分為一般型和頻繁型兩種，以空氣為絕緣介質(zhì)的產(chǎn)氣式和壓氣式負(fù)荷開關(guān)為一般型，真空和SF6負(fù)荷開關(guān)為頻繁型。頻繁型負(fù)荷開關(guān)的機(jī)械壽命、電壽命和其它一些性能指標(biāo)要強(qiáng)于一般型負(fù)荷開關(guān)。我國在發(fā)展的初始階段以產(chǎn)氣式和壓氣式負(fù)荷開關(guān)為主，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，頻繁型負(fù)荷開關(guān)產(chǎn)量不斷提升，各地電力系統(tǒng)已較多采用頻繁型負(fù)荷開關(guān)，尤其是真空負(fù)荷開關(guān)，而產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)由于滅弧能力差，已極少采用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在我國市場(chǎng)上對(duì)負(fù)荷開關(guān)的應(yīng)用中，真空負(fù)荷開關(guān)占了約50%，壓氣式負(fù)荷開關(guān)、SF6負(fù)荷開關(guān)各占了約25%。SF6斷路器在戶外10 kV特別在35 kV級(jí)很有競(jìng)爭(zhēng)力，但其發(fā)展前景不樂觀。因此，從發(fā)展的觀點(diǎn)看，真空負(fù)荷開關(guān)在我國是最有發(fā)展前途的一種負(fù)荷開關(guān)，在性能上與SF6負(fù)荷開關(guān)基本相同，而在價(jià)格上比SF6負(fù)荷開關(guān)更便宜。目前，真空負(fù)荷開關(guān)和SF6負(fù)荷開關(guān)在莆田并存使用，運(yùn)行情況良好，而壓氣式負(fù)荷開關(guān)應(yīng)用較少。 3.2 開斷轉(zhuǎn)移電流對(duì)負(fù)荷開關(guān)的要求 由于三相熔斷器熔體熔化具有時(shí)間差，當(dāng)其中某相的熔斷器先于其他兩相熔斷器熔斷時(shí)，其撞擊器開始使高壓負(fù)荷開關(guān)分閘，同時(shí)其余兩相的過載電流將減少至87%，并轉(zhuǎn)移到高壓負(fù)荷開關(guān)，由它來開斷。因此轉(zhuǎn)移電流是指熔斷器與負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)換職能時(shí)的三相對(duì)稱電流。低于該值時(shí)，首開相電流由熔斷器開斷，其他兩相電流由負(fù)荷開關(guān)開斷。大于該值時(shí)，三相電流僅由熔斷器開斷。轉(zhuǎn)移電流是在選用組合電器時(shí)應(yīng)注意的一個(gè)重要指標(biāo)，假如選用不當(dāng)，負(fù)荷開關(guān)所能承受的轉(zhuǎn)移電流不足，將無力承擔(dān)開斷兩相短路電流的任務(wù)而引起開關(guān)的爆炸。 值得注意的是，對(duì)于多臺(tái)配電變壓器并列運(yùn)行的系統(tǒng)，在選用組合電器時(shí)要特別注意轉(zhuǎn)移電流的校驗(yàn)問題，如果是兩臺(tái)同型號(hào)、同容量的配電變壓器并列運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)變壓器低壓側(cè)短路時(shí)，此時(shí)變壓器阻抗將只有單臺(tái)配電變壓器的一半，從而使高壓側(cè)最大三相短路電流增加一倍，相應(yīng)可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)移電流也隨之增加了一倍。因此對(duì)于多臺(tái)配電變壓器并列運(yùn)行的系統(tǒng)，在選用組合電器時(shí)更應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)移電流的驗(yàn)算。 3.3 在要求裝有過電流脫扣裝置的組合電器中，須注意交接電流指標(biāo)的選配 在裝有過電流脫扣裝置的組合電器中，當(dāng)過電流較小時(shí)，由負(fù)荷開關(guān)的過流脫扣裝置動(dòng)作來推動(dòng)負(fù)荷開關(guān)開斷此電流；當(dāng)過電流較大時(shí)，由熔斷器直接動(dòng)作來開斷此電流。這兩個(gè)過電流互相延伸相交點(diǎn)的電流稱作交接電流。當(dāng)故障電流小于交接電流時(shí)，開斷電流的任務(wù)由脫扣器觸發(fā)的負(fù)荷開關(guān)來承擔(dān)；當(dāng)故障電流高于交接電流時(shí)，開斷電流的任務(wù)由熔斷器來承擔(dān)。為此選配交接電流參數(shù)較高的負(fù)荷開關(guān)，特別是頻繁型負(fù)荷開關(guān)，可有效地減少熔斷器的動(dòng)作次數(shù)，從而大大減少了更換熔斷件的數(shù)量，這具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。若用戶和設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)生負(fù)荷電流的實(shí)際情況，認(rèn)為裝設(shè)過電流脫扣裝置沒有多大的經(jīng)濟(jì)意義，則使用高壓全范圍熔斷器來實(shí)現(xiàn)開斷所有的小過載電流，就可不要求取“交接電流”，并省去安裝為小過載電流動(dòng)作的過流脫扣裝置。 3.4 保護(hù)變壓器用熔斷器的選配 采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器作為方案，設(shè)計(jì)人員一般都不再進(jìn)行繁瑣的設(shè)計(jì)，以及對(duì)短路電流和繼電保護(hù)的整定計(jì)算，選用制造廠提供的成套設(shè)備即可。選用熔斷器時(shí)，熔斷器的額定電流要與變壓器的容量相匹配，制造廠也會(huì)提供這方面的數(shù)據(jù)。如按變壓器容量選擇熔斷器額定電流，熔斷器保護(hù)10 kV變壓器，一般按表2進(jìn)行選擇。 [align=center] 表2　熔斷器選擇[/align] 4 終端用戶高壓配電系統(tǒng)接線方式的舉例 用戶報(bào)裝容量為2臺(tái)630 kVA變壓器，只要求單電源進(jìn)線。根據(jù)福建電網(wǎng)城市中低壓配電網(wǎng)建設(shè)改造技術(shù)導(dǎo)則的相關(guān)規(guī)定：開閉所、配電站內(nèi)單臺(tái)變壓器容量在1000 kVA以上，10 kV設(shè)備應(yīng)采用斷路器；1000 kVA及以下，10 kV設(shè)備可采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合保護(hù)。按照這個(gè)指導(dǎo)思想，該用戶高壓配電系統(tǒng)的元件配置方案可按圖1方案1設(shè)計(jì)。 [align=center] 圖1　用戶內(nèi)部高壓配電系統(tǒng)元件配置[/align] 該方案是在進(jìn)線柜1裝設(shè)斷路器，達(dá)到福建電網(wǎng)城市中低壓配電網(wǎng)建設(shè)改造技術(shù)導(dǎo)則的要求，而在出線柜4和柜5分別裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器，其中熔斷器作為對(duì)應(yīng)變壓器的相間短路保護(hù)，負(fù)荷開關(guān)實(shí)現(xiàn)每臺(tái)變壓器的投切操作。 筆者認(rèn)為，該方案可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的可靠保護(hù)，造價(jià)較低，體積較小，能夠有效節(jié)省配電投資。而方案2是進(jìn)線柜和兩面出線柜內(nèi)均使用斷路器對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)，也是設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用的一種方案，造價(jià)較高，體積較大。從上述第3點(diǎn)可以得知，方案1在保護(hù)配電變壓器的性能上比方案2更有優(yōu)勢(shì)，價(jià)格卻比方案2便宜。對(duì)照本案例，兩種方案在經(jīng)濟(jì)上的比較如表3所示。 對(duì)照表3可以看出，在方案1的出線柜中選擇任意一種負(fù)荷開關(guān)后，設(shè)備總價(jià)格均要比方案2便宜。