整定值
分 类 安/秒 短路过电流 100/6
瞬 动 300/0
相序 A C
安/秒 133/3 133/3
测试安秒
安/秒
安/秒
150/2.12 200/1.33
150/2.125 200/1.25
安/秒 250/0.99 250/0.85
安/秒 260 0 占 50% ≧0.6 占 50% 260 0 占 50% ≧0.6 占 50%
10KV 电炉变压器运行特点及保护定值的一般计算原则
10kV 电炉变压器运行特点及保护定值的一般计算
李家义 王铁民 河北省抚宁县供电局（066300）
一、电弧炉变压器的特点和运行特点
(一)电弧炉变压器特点。
1、较高的机械强度。考虑到电弧炉变压器经常承受冲击电流和工作短路， 所以它的绕组和引出线支撑部分都具有较高的机械强度。
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当电炉变压器接在非专相专线线路上，原馈线出口采用 DL 型走时限电流继 电器，动诈时限 0．5S 时，1DL 动作电流的定值应躲开 2DL 断路器 GL 型电流继 电器不小于 0．5S 对应的动作电流和其它负荷电流之和的 Kk 倍。即：
I=Kk(Idxj +Ikv)
式中： I 为馈线出口采用 DL 型定时限电流继电器 0.5S 动作一次整定值；
5、为了防止工作短路电流持续过久，电弧炉变压器二次侧装有过负荷保护， 一般动作与跳闸。
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10KV 电炉变压器运行特点及保护定值的一般计算原则
6、电弧炉变压器一次侧馈电线供电端除装有断路器外，在电弧炉变电所还 装有操作断路器。根据运行经验，该断路器操作频繁，因此产生如操作失灵断路 器拒动等故障的机会也较多。因此，电弧炉变压器馈电线供电端的继电器保护必 须考虑这类因素。
（二）瞬时过电流保护（动作于断路器 2DL）
应躲开电极触及炉料时的工作短路过负荷电流及变压器励磁涌流。由于炉变 阻抗较大，励磁涌流比工作短路电流小，故可只考虑工作短路电流，即：
Idxj=Kk Kjx( mghIeb /nLH)
式中：Idxj 为动作电流值；
Kk 为可靠系数，一般取 1.2～1.3；
Kjx 为接线系数，接于相电流时为 1，相电流差为√3（根号 3）；
Kk 为可靠系数，一般取 1.2～1.3； Idxj 为炉变采用 GL 型反时限电流继电器≧0.5S 一次动作电流； IKV 为线路其他负荷一次电流。
锰钢炉变操作断路器 2DL 的 GL－11 电流继电器按以上计算结果，工作短路 过负荷整定电流 100A，6S；瞬动整定电流 300A，OS，与其对应的最小反时限动 作时间为 0．6S 的动作电流为 260A。城关线 1DL 定值为时限 0．5S，动作电流 400A， 则其它负荷一次电流为 400－260=140A。可见，当其它负荷电流≥140A 时，特别ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是超过 160A 时，锰钢开炉 1DI 将动作。
（三）馈线出口断路器 1DL 和电炉变压器操作断路器 2DL 定值整定
当变电站专柜专线（如附图）供电炉变压器时，1DL、2DL 均采用 GL 型电流 继电器，1DL 的定值要≥2DL 定值的 KK 倍。如果 1DL 采用 DL 型定时限电流继电器， 动作时限为 0．5S 时，整定值应躲开 2DL 断路器 GL 型电流继电器工作短路过负 荷和瞬动电流整定值后相对应不小于 0．5S 的动作电流，并应考虑可靠系数 KK。
3、较大的短路点压 UK 值。因为电弧炉经常发生冲击电流和工作短路，为了 限制短路电流电弧炉变压器必须有较大的 UK 值。
4、温升极限值较低。电弧炉变压器通常安装在靠近电弧炉的变压器室内， 通风条件差，因此要求变压器的铁芯、绕组及油的允许温升都较低。该温升极限 值一般由制造厂给出。
(二)电弧炉变压器运行特点。
2、电弧炉变压器在熔化时期常发生两相或三相工作短路，主要是两相短路， 大约 70%以上工作短路电流值可能高出额定电流的 2-5 倍，持续时间 2-15S。
3、调节变压器二次电压即可调节输入炉内的功率。当改变变压器一次绕组 的连接时，在二次侧同一短路故障形式下，反映到一次侧为不同的电流值。
4、为了限制工作短路，降低电压波动影响，一般在电弧炉变压器一次侧串 入电抗器或改变变压器绕组漏磁场的平衡绕组数目，来达到限流的目的。由于一 次绕组有几种连接法，因此有时二次侧最小短路电流归算至一次侧的电流值可能 小于最大工作短路电流。
I=1.25×（3.5×72.17/40）=7.9（A） 过电流倍数按 3.5 取
一、二次电流比取 300／7．5，动作时限取 OS。锰钢 GL－11 型电流继电器 在短路过负荷动作电流 Idzj。整定为 100／2．5，动作时限 6S；瞬动电流入。定 为 300／75(7.5??)，动作时限为 OS 时，测试其安秒特性数据如附表。
mgh 为过负荷倍数，当工作短路过负荷电流为 3～4 倍时，取 3.5～4 倍；
Ieb 为电炉变压器高压侧额定电流；
nLH 为装于高压侧电流互感器变比。
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与前面的过负荷电流为3-3.5倍， 瞬动电流4-6倍 有所不同。
10KV 电炉变压器运行特点及保护定值的一般计算原则
举例： 锰钢 10KV/1250KVA 电炉变压器，电流互感器变比 100/2.5，其瞬动过电流整定 值为：
2、较大的变比。电弧炉变压器一次绕组电压根据电网电压通常为 6、10、 35KV 不等，而二次绕组需要低电压大电流。根据冶炼工艺要求，电弧炉变压器 二次侧绕组要有不同的电压等级，以便在较宽的范围内调节，在大多数情况下， 二次最高电压(U1)与最低电压(U2)之间的关系为 U1=(2-2.5)U2 。
二、继电保护
根据冶炼工艺的要求和电炉电气设备标准规定，工作短路电流要小于 3～
3．5 倍电炉变压器额定电流，持续时间小于 6 秒，短路速断电流小于 4～6 倍电
炉变压器的额定电流，持续时间 0 秒。因此，一般采用反时限和定时限特性的
GL 型电流继电器。
这是一般原则，具体到不同单位可以根据具体情况而定
1、工作短路冲击电流倍数与持续时间的关系。这个关系是电弧炉变压器的 关键参数。在熔化和氧化时期电弧炉常处于断续的短路状态。由于工作短路属于 正常的工作状态，所以变压器必须满足这一要求，并采取措施，使短路冲击电流 倍数和持续时间不超过规定值。这些参数整定的过高，断路器不跳闸，对冶炼有 利，相对缩短冶炼时间，但降低了变压器的使用寿命；如果整定过低，断路器频 繁跳闸，增加了冶炼时间也是不经济的。
Ieb 为电炉变压器高压侧额定电流； nLH 为装于高压侧电流互感器变比。
举例： 锰钢 10KV/1250KVA 电炉变压器，电流互感器变比 100/2.5，其延时短路过
负荷保护整定动作电流： I=1.2×（72.17/0.85×40）=2.55（A）
保护动作时限按厂家说明书可取 6 秒，但一般取 7～8S。如果设计采用 3 倍 变压器额定电流为动作电流时，保护动作时限≤6 秒。（是不是动作电流可以是 计算值 3 倍？）
（二）防止工作短路的过负荷保护
过负荷保护装置接入 10kV 侧电流互感器回路，亦采用反时限 GL 型电流继电 器，因工作短路可能出现两相或三相短路，故采用三相三继电器接线方式，整定 值一般整定为额定电流的 3～3．5 倍，规定时限≤6S，动作于附图中的 2DL。保 护整定电流和时间在实际生产中还往往根据生产情况和供电变电站及炉变容量 进行调整。
（三）变压器的瓦斯保护
重瓦斯动作于断路器 2DL 跳闸，轻瓦斯动作于信号。当变压器容量小于 480kVA 时，允许不装设瓦斯保护。
（四）变压器的油温保护
油温保护可防止变压器温升过高和冷却系统故障，动作于信号装置。
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10KV 电炉变压器运行特点及保护定值的一般计算原则
由于断路器 2DL 短路动作频繁，因此必须采用适于频繁操作的断路器。在 6～ 10kV 系统中可选用 CN2－10 型电磁式断路器或 ZN 型真空断路器。油断路器不宜 频繁操作。
三、变电站及其 10kV 馈线出口与电炉变压器保护定值的整定
（－）电炉变压器工作短路过负荷保护
电炉变压器工作短路过负荷保护（动作于操作断路器 2DL），按躲开电炉变 压器额定电流来整定其动作电流，即：
Idzj=Kk Kjx( Ieb /KfnLH)
式中：Idzj 为动作电流值； Kk 为可靠系数，一般取 1.2～1.3； Kjx 为接线系数，接于相电流时为 1，相电流差为√3（根号 3）； Kf 为继电器返回系数；
根据钢铁企业电力设计技术暂行条例，电炉变压器应设置下列继电保护。
（一）防止相间短路的电流速断保护
速断电流的整定值应躲过电炉最大工作短路电流，保护设于电炉变压器一次 侧（加附图），动作于 2DL,(速断电流整定值小于 4～6 倍电炉变压器的额定电 流，持续时间 0 秒)。馈线出口保护一般采用具有反时限特性兼有定时限特性的 GL 型两相继电器，也可用三相三继电器。利用定时限特性使炉变 Y／△接线时灵 敏度满足要求。