Ρελέ προστασία και αυτοματισμός μετασχηματιστών λαδιού ισχύος 110 kV
Οι μετασχηματιστές λαδιού ισχύος είναι ο πιο ακριβός εξοπλισμός για τους υποσταθμούς διανομής. Οι μετασχηματιστές έχουν σχεδιαστεί για μεγάλη διάρκεια ζωής, υπό την προϋπόθεση ότι λειτουργούν κανονικά και δεν υπόκεινται σε απαράδεκτες υπερφορτώσεις ρεύματος, υπερτάσεις και άλλους ανεπιθύμητους τρόπους λειτουργίας.
Απαιτούνται διάφορες συσκευές προστασίας και αυτοματισμού για την αποφυγή βλάβης του μετασχηματιστή, την παράταση της διάρκειας ζωής του και τη διασφάλιση της κανονικής λειτουργίας του.
Εξετάστε ποιες συσκευές προστασίας και αυτοματισμού παρέχονται στους μετασχηματιστές λαδιού ισχύος.
Προστασία αερίου μετασχηματιστή
Η προστασία αερίου είναι μία από τις κύριες προστασίες του μετασχηματιστή. Αυτή η προστασία έχει σχεδιαστεί για να αποσυνδέει τον μετασχηματιστή 110 kV από το δίκτυο σε περίπτωση εσωτερικών βλαβών στη δεξαμενή του μετασχηματιστή ισχύος.
Αυτή η προστατευτική συσκευή είναι εγκατεστημένη στη γραμμή λαδιού που συνδέει τη δεξαμενή μετασχηματιστή με τον συντηρητή της.Το κύριο δομικό στοιχείο του ρελέ αερίου είναι ένας πλωτήρας και δύο ζεύγη επαφών που συνδέονται όταν ο πλωτήρας χαμηλώνει. Σε κανονική λειτουργία, το ρελέ αερίου γεμίζει με λάδι μετασχηματιστή και ο πλωτήρας βρίσκεται στην επάνω θέση με ανοιχτά και τα δύο ζεύγη επαφών.
Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος περιστροφής σε στροφή στις περιελίξεις του μετασχηματιστή ή στην περίπτωση του λεγόμενου Καύση χάλυβα (παραβίαση της μόνωσης των χαλύβδινων φύλλων του μαγνητικού κυκλώματος), εμφανίζονται στη δεξαμενή αέρια, τα οποία σχηματίζονται κατά την αποσύνθεση ηλεκτρικών υλικών υπό την επίδραση ηλεκτρικού τόξου.
Το αέριο που προκύπτει εισέρχεται στο ρελέ αερίου και εκτοπίζει το λάδι από αυτό. Σε αυτή την περίπτωση, ο πλωτήρας πέφτει και κλείνει τις επαφές. Ανάλογα με την ποσότητα του συσσωρευμένου αερίου, οι επαφές μπορούν να κλείσουν, επηρεάζοντας το σήμα ή αποσυνδέοντας πλήρως τον μετασχηματιστή από το δίκτυο.
Η ενεργοποίηση του ρελέ αερίου μπορεί επίσης να οφείλεται σε σημαντική μείωση της στάθμης λαδιού στη δεξαμενή του μετασχηματιστή ισχύος, γεγονός που υποδηλώνει την πλήρη απουσία λαδιού στον συντηρητή. Δηλαδή, αυτή η συσκευή λειτουργεί και ως προστασία από την υπερβολική μείωση της στάθμης λαδιού στον μετασχηματιστή.
Προστασία δεξαμενής μεταγωγής φορτίου
Οι μετασχηματιστές ισχύος 110 kV έχουν συνήθως ενσωματωμένο ρυθμιστή τάσης επί φορτίου (OLTC). Διακόπτης εναλλαγής φορτίου που βρίσκεται σε ξεχωριστό διαμέρισμα της δεξαμενής του μετασχηματιστή, απομονωμένο από την κύρια δεξαμενή με περιελίξεις. Ως εκ τούτου, παρέχεται μια ξεχωριστή προστατευτική συσκευή - ένα αντιδραστικό ρελέ - για αυτήν τη συσκευή.
Όλες οι βλάβες στη δεξαμενή εναλλάκτη βρύσης επί φορτίου συνοδεύονται από εκκένωση λαδιού μετασχηματιστή στη συσκευή συντήρησης, επομένως, σε περίπτωση ροής λαδιού, η προστασία πίδακα ενεργοποιείται αμέσως, αποσυνδέοντας αυτόματα τον μετασχηματιστή ισχύος από το δίκτυο.
Διακόπτης στάθμης λαδιού (RUM)
Το ρελέ αερίου σηματοδοτεί την πλήρη απουσία λαδιού στον συντηρητή του μετασχηματιστή ισχύος, αλλά είναι απαραίτητο να εντοπιστεί έγκαιρα μια απαράδεκτη μείωση της στάθμης λαδιού - αυτή η λειτουργία εκτελείται από το ρελέ στάθμης λαδιού (RUM).
Ο διακόπτης στάθμης λαδιού εγκαθίσταται, κατά κανόνα, στον συντηρητή της κύριας δεξαμενής του μετασχηματιστή, καθώς και στον συντηρητή του διακόπτη φορτίου. Η συσκευή είναι διαμορφωμένη κατά τέτοιο τρόπο ώστε ο πλωτήρας, το κύριο δομικό στοιχείο του ρελέ, να κλείνει τις επαφές του ρελέ εάν η στάθμη λαδιού πέσει κάτω από την ελάχιστη επιτρεπόμενη τιμή για αυτόν τον μετασχηματιστή ισχύος.
Αυτή η συσκευή ασφαλείας παρέχει ένα σήμα για την ενεργοποίηση ενός συναγερμού, που καθιστά δυνατή την έγκαιρη ανίχνευση πτώσης της στάθμης λαδιού.
Προστασία διαφορικού μετασχηματιστή (DZT).
Η διαφορική προστασία του μετασχηματιστή (DZT) είναι η κύρια προστασία του μετασχηματιστή και χρησιμεύει για την προστασία από βραχυκυκλώματα των περιελίξεων του μετασχηματιστή και των αγωγών ρεύματος που βρίσκονται στην περιοχή κάλυψης αυτής της προστασίας.
Η αρχή λειτουργίας αυτής της προστασίας βασίζεται στη σύγκριση των ρευμάτων φορτίου καθεμιάς από τις περιελίξεις του μετασχηματιστή. Σε κανονική λειτουργία, δεν υπάρχει ρεύμα ανισορροπίας στην έξοδο του ρελέ διαφορικής προστασίας.Σε περίπτωση διφασικού ή τριφασικού βραχυκυκλώματος, εμφανίζεται ρεύμα ανισορροπίας — το διαφορικό ρεύμα και το ρελέ ενεργούν για να αποσυνδέσουν πλήρως τον μετασχηματιστή από το δίκτυο.
Το πεδίο εφαρμογής αυτής της προστασίας είναι οι μετασχηματιστές ρεύματος σε κάθε πλευρά τάσης του μετασχηματιστή ισχύος. Για παράδειγμα, σε έναν μετασχηματιστή με τρεις περιελίξεις 110/35/10 kV, η ζώνη προστατευτικής επίστρωσης, εκτός από τον ίδιο τον μετασχηματιστή, περιλαμβάνει ένα δίαυλο (καλώδιο) που περνά από τους δακτυλίους του μετασχηματιστή σε ρεύμα 110 kV, 35 kV. και μετασχηματιστές 10 kV.
Προστασία ρεύματος βήματος μετασχηματιστών
Για μεγαλύτερη αξιοπιστία, εκτός από την κύρια προστασία του μετασχηματιστή ισχύος, παρέχεται εφεδρική προστασία - προστασία από κλιμακωτό ρεύμα για κάθε μια από τις περιελίξεις.
Για καθεμία από τις περιελίξεις του μετασχηματιστή, ξεχωριστά Προστασία υπερέντασης (MTZ) μερικά βήματα. Κάθε στάδιο προστασίας έχει το δικό του χρόνο παραλαβής και αποβίβασης.
Εάν ο μετασχηματιστής τροφοδοτεί πολλούς καταναλωτές με υψηλά ρεύματα εισροής, τότε για την αποφυγή εσφαλμένων λειτουργιών, η προστασία υπερέντασης έχει το λεγόμενο μπλοκάρισμα βολτόμετρου — μπλοκάρισμα προστασίας τάσης.
Για την επιλεκτικότητα της λειτουργίας προστασίας του μετασχηματιστή, κάθε ένα από τα στάδια προστασίας έχει διαφορετικό χρόνο απόκρισης, ενώ οι παραπάνω βασικές προστασίες μετασχηματιστή έχουν τον μικρότερο χρόνο απόκρισης. Έτσι, σε περίπτωση βλάβης του μετασχηματιστή ή βραχυκυκλώματος στη ζώνη προστασίας, οι κύριες προστασίες ενεργοποιούνται αμέσως και σε περίπτωση βλάβης ή συνθήκης απόσυρσης, ο μετασχηματιστής προστατεύεται από προστατευτικά ρεύματος εφεδρείας.
Επίσης, τα MTZ του μετασχηματιστή ισχύος διατηρούν την προστασία των εξερχόμενων συνδέσεων που τροφοδοτούνται από αυτόν τον μετασχηματιστή, ενεργοποιώντας σε περίπτωση σφάλματος.
Το MTZ παρέχει προστασία από βραχυκυκλώματα δύο και τριών φάσεων. Για προστασία από μονοφασικά σφάλματα γείωσης, η περιέλιξη υψηλής τάσης 110 kV διαθέτει προστασία ρεύματος μηδενικής ακολουθίας (TZNP).
Η περιέλιξη μέσης τάσης του μετασχηματιστή ισχύος 35 kV και η περιέλιξη χαμηλής τάσης δικτύων τροφοδοσίας 6-10 kV με απομονωμένο ουδέτερο στον οποίο καταγράφονται μονοφασικά σφάλματα γείωσης από μετασχηματιστές τάσης.
Τα περισσότερα δίκτυα 6-35 kV με απομονωμένο ουδέτερο λειτουργούν σε τρόπο λειτουργίας κατά τον οποίο ένα μονοφασικό σφάλμα γείωσης δεν θεωρείται έκτακτη ανάγκη και, κατά συνέπεια, δεν αποκλείεται αυτόματα από τη λειτουργία της προστασίας σφάλματος γείωσης. Το προσωπικό σέρβις λαμβάνει ένα σήμα για την παρουσία μονοφασικού σφάλματος γείωσης και αρχίζει να αναζητά και να αποσυνδέει από το δίκτυο την κατεστραμμένη περιοχή, καθώς η παρατεταμένη λειτουργία σε αυτήν τη λειτουργία είναι απαράδεκτη.
Εξαιρέσεις γίνονται σε περιπτώσεις όπου ο αποκλεισμός μονοφασικών βλαβών σε δίκτυα είναι απαραίτητος για απαιτήσεις ασφαλείας. Σε αυτήν την περίπτωση, η προστασία γείωσης μπορεί να λειτουργήσει για την πλήρη αποσύνδεση του μετασχηματιστή ή την αποσύνδεση μιας από τις περιελίξεις του.
Προστασία από υπερτάσεις μετασχηματιστή
Για την προστασία του μετασχηματιστή από υπέρταση, τοποθετούνται απαγωγείς υπέρτασης ή απαγωγείς υπέρτασης (SPD) στο δίαυλο σε κάθε πλευρά του μετασχηματιστή.
Εάν ο μετασχηματιστής λειτουργεί σε λειτουργία γειωμένου ουδέτερου στην πλευρά υψηλής τάσης 110 kV, ο ουδέτερος συνδέεται με τη γείωση μέσω ενός αλεξικέραυνου ή αλεξικέραυνου για την προστασία της περιέλιξης από ζημιά εάν η τάση υπερβεί τις επιτρεπόμενες τιμές σε περίπτωση βλάβης. το δίκτυο τροφοδοσίας.
Πρόσθετη προστασία του μετασχηματιστή
Για την προστασία του μετασχηματιστή ισχύος, παρέχονται ορισμένες πρόσθετες προστασίες για τον αποκλεισμό της ανάπτυξης μικρών ελαττωμάτων, αποκλίσεων από την κανονική λειτουργία σε μεγαλύτερη κατάσταση έκτακτης ανάγκης.
Προστασία υπερφόρτωσης — δρα στο σήμα για να μειώσει αμέσως το φορτίο στον μετασχηματιστή.
Το ρελέ ελέγχου θερμοκρασίας σηματοδοτεί μια αύξηση της θερμοκρασίας των ανώτερων στρωμάτων λαδιού πάνω από τις καθορισμένες (επιτρεπόμενες) τιμές. Αυτή η προστασία περιλαμβάνει αυτόματα πρόσθετα συστήματα ψύξης μετασχηματιστών, εάν υπάρχουν. Για παράδειγμα, περιλαμβάνονται οι ανεμιστήρες και οι αντλίες αναγκαστικής κυκλοφορίας λαδιού στους ψύκτες. Εάν η θερμοκρασία του λαδιού αυξηθεί ακόμη περισσότερο, τότε το ρελέ ενεργεί για να αποσυνδέσει τον μετασχηματιστή από το δίκτυο.
Η προστασία υπέρτασης απενεργοποιεί τον διακόπτη δευτερεύοντος τυλίγματος του μετασχηματιστή σε περίπτωση πτώσης τάσης σε μη αποδεκτές τιμές.
Αυτοματισμός μετασχηματιστών ισχύος 110 kV
Εάν υπάρχουν δύο μετασχηματιστές στον υποσταθμό, τότε όταν η τάση πέσει σε μη αποδεκτές τιμές ή όταν ο μετασχηματιστής αποσυνδεθεί, η προστασία από την υπόταση επηρεάζει διακόπτης αυτόματης μεταφοράς (ATS)… Αυτή η συσκευή περιλαμβάνει διακόπτες τομής ή ζυγού που παρέχουν ισχύ στους καταναλωτές από μια εφεδρική πηγή ισχύος — έναν μετασχηματιστή ισχύος.
Στους διακόπτες εισόδου μέσης και χαμηλής τάσης του μετασχηματιστή μπορούν να εφαρμοστούν Αυτόματο επανακλείσιμο διακόπτη κυκλώματος (AR), εφάπαξ αποκατάσταση της τροφοδοσίας του μετασχηματιστή σε περίπτωση αποσύνδεσης από τη δράση μιας ή άλλης προστασίας.
Εάν ο μετασχηματιστής ισχύος είναι εποικοδομητικός ρυθμιστής τάσης επί φορτίου (OLTC), τότε μπορεί να εγκατασταθεί ένας Αυτόματος Ρυθμιστής Τάσης (AVR). Αυτή η συσκευή παρακολουθεί την τάση των περιελίξεων του μετασχηματιστή και παρέχει αυτόματη εναλλαγή του εναλλάκτη βρύσης σε φορτίο για να εξασφαλίσει το απαιτούμενο επίπεδο τάσης των περιελίξεων.