Relaisbeveiliging en automatisering van olietransformatoren 110 kV
Krachtolietransformatoren zijn de duurste apparatuur voor distributieonderstations. Transformatoren zijn ontworpen voor een lange levensduur, op voorwaarde dat ze normaal werken en niet onderhevig zijn aan onaanvaardbare stroomoverbelastingen, spanningspieken en andere ongewenste bedrijfsmodi.
Er zijn verschillende beveiligings- en automatiseringsapparaten nodig om schade aan de transformator te voorkomen, de levensduur te verlengen en de normale werking te garanderen.
Overweeg welke beveiligings- en automatiseringsapparaten worden geleverd in olietransformatoren.
Transformator gas bescherming
Gasbeveiliging is een van de belangrijkste beveiligingen van de transformator. Deze beveiliging is bedoeld om de 110 kV-transformator los te koppelen van het netwerk in geval van interne storingen in de tank van de transformator.
Dit beveiligingsapparaat is geïnstalleerd in de olieleiding die de transformatortank verbindt met de conservator.Het belangrijkste structurele element van het gasrelais is een vlotter en twee paar contacten die worden verbonden wanneer de vlotter wordt neergelaten. Bij normaal bedrijf is het gasrelais gevuld met transformatorolie en staat de vlotter omhoog met beide paren contacten open.
In het geval van een turn-to-turn kortsluiting in de transformatorwikkelingen, of in het geval van de zogenaamde Staalverbranding (schending van de isolatie van de staalplaten van het magnetische circuit), er verschijnen gassen in de tank, die worden gevormd tijdens de ontbinding van elektrische materialen onder invloed van een elektrische boog.
Het resulterende gas komt het gasrelais binnen en verdringt de olie eruit. In dit geval zakt de vlotter en sluit de contacten. Afhankelijk van de hoeveelheid opgehoopt gas kunnen de contacten sluiten, waardoor het signaal wordt beïnvloed of de transformator volledig wordt losgekoppeld van het netwerk.
Activering van het gasrelais kan ook te wijten zijn aan een aanzienlijke daling van het oliepeil in de tank van de transformator, wat wijst op de volledige afwezigheid van olie in de conservator. Dat wil zeggen, dit apparaat werkt ook als een bescherming tegen overmatige verlaging van het oliepeil in de transformator.
Lading schakelende tank tankbeveiliging
110 kV-vermogenstransformatoren hebben meestal een ingebouwde on-load voltage regulator (OLTC). Tuimelschakelaar bij belasting gelegen in een apart compartiment van de transformatortank, geïsoleerd van de hoofdtank door wikkelingen. Daarom is voor dit apparaat een apart beveiligingsapparaat - een reactief relais - voorzien.
Alle storingen in de on-load tap-changer tank gaan gepaard met een lozing van transformatorolie in de conservator, daarom wordt in het geval van een oliestroom de jetbeveiliging onmiddellijk geactiveerd, waardoor de transformator automatisch wordt losgekoppeld van het elektriciteitsnet.
Oliepeilschakelaar (RUM)
Het gasrelais signaleert de volledige afwezigheid van olie in de conservator van de transformator, maar het is noodzakelijk om tijdig een onaanvaardbare daling van het oliepeil te detecteren - deze functie wordt uitgevoerd door het oliepeilrelais (RUM).
De oliepeilschakelaar wordt in de regel geïnstalleerd in de conservator van de hoofdtank van de transformator, evenals in de conservator van de lastschakelaar. Het apparaat is zo geconfigureerd dat de vlotter, het belangrijkste structurele element van het relais, de relaiscontacten sluit als het oliepeil onder de minimaal toegestane waarde voor deze vermogenstransformator daalt.
Deze beveiliging geeft een signaal om een alarm te activeren, waardoor een daling van het oliepeil tijdig kan worden gedetecteerd.
Differentiële transformator (DZT) bescherming
De differentiaalbeveiliging van de transformator (DZT) is de hoofdbeveiliging van de transformator en dient ter bescherming tegen kortsluiting van de wikkelingen van de transformator en de stroomgeleiders die zich in het dekkingsgebied van deze beveiliging bevinden.
Het werkingsprincipe van deze beveiliging is gebaseerd op het vergelijken van de belastingsstromen van elk van de wikkelingen van de transformator. Bij normaal bedrijf is er geen onbalansstroom aan de uitgang van het differentieelbeveiligingsrelais.In het geval van een tweefasige of driefasige kortsluiting treedt er een onbalansstroom op - de verschilstroom en het relais werken om de transformator volledig los te koppelen van het netwerk.
De reikwijdte van deze bescherming zijn de stroomtransformatoren aan elke spanningszijde van de vermogenstransformator. Bijvoorbeeld, in een transformator met drie wikkelingen 110/35/10 kV, omvat de zone van beschermende coating, naast de transformator zelf, een bus (kabel) die van de doorvoeren van de transformator naar stroom 110 kV, 35 kV gaat en 10 kV transformatoren.
Stroomtrapbeveiliging van transformatoren
Voor meer betrouwbaarheid is er, naast de hoofdbescherming van de transformator, een back-upbeveiliging - getrapte stroombeveiliging voor elk van de wikkelingen.
Voor elk van de wikkelingen van de transformator afzonderlijk overstroombeveiliging (MTZ) een paar stappen. Elke fase van bescherming heeft zijn eigen ophaal- en terugbrengtijd.
Als de transformator veel verbruikers met hoge inschakelstromen voedt, heeft de overstroombeveiliging een zogenaamde voltmeterblokkering - spanningsbeveiligingsblokkering om foutieve bewerkingen te voorkomen.
Voor de selectiviteit van de transformatorbeveiliging heeft elk van de beveiligingsfasen een andere reactietijd, terwijl de bovenstaande basistransformatorbeveiligingen de kortste reactietijd hebben. Dus in het geval van een transformatorstoring of een kortsluiting in de beveiligingszone, worden de hoofdbeveiligingen onmiddellijk geactiveerd en in het geval van een storing of uitval wordt de transformator beschermd door back-upstroombeveiligingen.
Ook behouden de MTZ's van de vermogenstransformator de bescherming van de uitgaande verbindingen die door die transformator worden gevoed, en schakelen ze uit in geval van een storing.
MTZ biedt bescherming tegen twee- en driefasige kortsluitingen. Om te beschermen tegen enkelfasige aardfouten, heeft de 110 kV hoogspanningswikkeling nul-volgorde stroombeveiliging (TZNP).
De middenspanningswikkeling van de 35 kV-vermogenstransformator en de laagspanningswikkeling 6-10 kV-voedingsnetten met een geïsoleerde nulleider waarin enkelfasige aardfouten worden geregistreerd door spanningstransformatoren.
De meeste 6-35 kV-netwerken met een geïsoleerde nulleider werken in een modus waarin een enkelfasige aardfout niet als een noodgeval wordt beschouwd en daarom niet automatisch wordt uitgesloten van de werking van de aardfoutbeveiliging. Servicepersoneel ontvangt een signaal over de aanwezigheid van een enkelfasige aardfout en begint het beschadigde gebied te zoeken en los te koppelen van het netwerk, aangezien langdurig gebruik in deze modus onaanvaardbaar is.
Uitzonderingen worden gemaakt in gevallen waarin de uitsluiting van enkelfasige fouten in netwerken noodzakelijk is voor veiligheidseisen. In dit geval kan de aardfoutbeveiliging werken om de transformator volledig los te koppelen of een van zijn wikkelingen los te koppelen.
Transformator overspanningsbeveiliging
Om de transformator tegen overspanning te beschermen, zijn aan weerszijden van de transformator overspanningsafleiders of overspanningsafleiders (SPD's) op de bus geïnstalleerd.
Als de transformator in geaarde neutrale modus werkt aan de 110 kV hoogspanningszijde, is de nulleider verbonden met aarde via een afleider of overspanningsafleider om de wikkeling te beschermen tegen schade als de spanning de toegestane waarden overschrijdt in geval van een storing in het bevoorradingsnet.
Extra bescherming van de transformator
Om de vermogenstransformator te beschermen, zijn er een aantal extra beveiligingen voorzien om de ontwikkeling van kleine defecten, afwijkingen van de normale werking in een grotere noodsituatie, uit te sluiten.
Overbelastingsbeveiliging — werkt op het signaal om de belasting van de transformator onmiddellijk te verminderen.
Het temperatuurcontrolerelais signaleert een stijging van de temperatuur van de bovenste olielagen boven de ingestelde (toegestane) waarden. Deze beveiliging omvat automatisch eventuele extra transformatorkoelsystemen. Zo zijn de blow-by fans en de pompen voor geforceerde circulatie van olie in de koelers inbegrepen. Als de olietemperatuur nog hoger stijgt, werkt het relais om de transformator los te koppelen van het net.
De overspanningsbeveiliging schakelt de secundaire wikkelingsonderbreker van de transformator uit in het geval van een spanningsdaling tot onaanvaardbare waarden.
Automatisering van vermogenstransformatoren 110 kV
Als er twee transformatoren op het onderstation zijn, heeft de onderspanningsbeveiliging invloed wanneer de spanning daalt tot onaanvaardbare waarden of wanneer de transformator wordt losgekoppeld automatische omschakelaar (ATS)... Dit apparaat bevat sectie- of railschakelaars die consumenten van stroom voorzien via een back-upstroombron - een stroomtransformator.
Op de midden- en laagspanningsingang kunnen schakelaars van de transformator worden geïmplementeerd automatische herinschakeling stroomonderbreker (AR), eenmalig herstel van de voeding van de transformator in geval van ontkoppeling van de werking van een of andere beveiliging.
Als de transformator constructief is on-load spanningsregelaar (OLTC), dan kan er een Automatic Voltage Regulator (AVR) voor worden geïnstalleerd. Dit apparaat bewaakt de spanning van de transformatorwikkelingen en zorgt voor automatische schakeling van de on-load tap-wisselaar om het vereiste spanningsniveau van de wikkelingen te waarborgen.