负荷控制在安全变压器的应用

　　3　负荷控制的新概念

　　如上文所述，不论是400kVA配电变压器的烧毁，还是10kV PT的烧毁，还是CT的烧毁，都是由于过热，造成绝缘损坏，再引起短路，使设备毁损，整个过程约经历5～8min。而传统的负荷控制不能快速反应有效地保护这类突发性短路事故。过热的外在表现是温度，因此在现有的负荷控制中增加与温度有关的控制将使负荷控制系统更加完善。

　　图1是与温度有关的负荷控制框图。图中关键的措施是给控制对象（配变，PT，CT等）配上温度传感器，即构成所谓“安全变压器”［3］。於是被控对象的温升率，温升及温度就由单片机即时测量，并把测量结果和设置值比较，一旦出现异常，单片机就报警或发出断开负控开关的指令，或二者兼而有之。

　　以下再具体说明温升率控制、温升控制及温度控制的作用。

　　3.1　温升率控制

　　假设单片机采样的时间间隔为1s，则把刚采得的值减去上一次的采样值，即为温升率。一旦此值超过设定值，则立即断开负控开关，并发出报警。为了提高控制的响应速度，采样时间可取1/2n，n=0，1，2，3，....，n值越大，响应时间越短，显然，响应时间最小值受温度传感器热惯性制约。由式（8），温升率正比于电流的平方，因此当出现短路这类突发性事故时，短路电流一般是额定值的数百倍，其平方值是数万倍，所以温升率控制能在瞬间灵敏地感知事故发生并发出指令，从而能有效地保护电网安全。

　　在物理意义上，由于温升率控制是一种微分控制，即对事故的发展趋势进行控制，因而能对事故快速响应，故温升率控制对突发性事故有特效。

　　顺便指出，引入温升率控制以后，对较小负荷10kV出线配用电流互感器可依据负荷电流值选择，而不如文献［2］所建议的为了运行安全从热稳定电流选择。否则，按文献［2］的建议，应当选用75/5及以上的CT，而不是按负载电流选用的20/5CT，这会影响到计量的准确性。故温升率控制也有助于CT等的合理选用。

　　3.2　温升控制

　　所谓温升是指被控对象温度与周围环境温度的差值。此时的控制对象大都是CT。显然，在正常情况下，由（6）式可知，CT的温升应该随负荷的起伏在一定范围内波动，当出现波动范围缩小，用户用电量锐减，就有CT初级短路的可能；如果温升的波动范围正常，但用户电能表的示值特别小，就有CT次级短路的可能。故温升控制对防窃电有特效。

　　3.3　温度控制

　　由式（5），控制对象的温度与负载有关，在额定负载下，它的温度不会超过允许值。但是，由于允许一定量的过载，以及功率因数太低等原因，经常会使温度超过允许值，以致盛夏季节时有配电变压器烧毁的事故发生。而有了温度控制，一旦测得的温度超过允许值，立即发出报警，直到发出断开负荷开关的指令。故温度控制对防长期的少量过负荷引起的设备烧毁事故有特效。

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