Zabezpieczenia przekaźnikowe i automatyka olejowych transformatorów mocy 110 kV
Transformatory olejowe są najdroższym wyposażeniem stacji rozdzielczych. Transformatory są zaprojektowane na długą żywotność, pod warunkiem, że działają normalnie i nie są narażone na niedopuszczalne przeciążenia prądowe, przepięcia i inne niepożądane tryby pracy.
Aby zapobiec uszkodzeniu transformatora, przedłużyć jego żywotność i zapewnić jego normalną pracę, wymagane są różne urządzenia zabezpieczające i automatyki.
Zastanów się, jakie urządzenia zabezpieczające i automatyzacyjne są dostarczane w transformatorach olejowych mocy.
Ochrona gazu transformatorowego
Zabezpieczenie gazowe jest jednym z głównych zabezpieczeń transformatora. Zabezpieczenie to ma na celu odłączenie transformatora 110 kV od sieci w przypadku zwarć wewnętrznych w kadzi transformatora mocy.
To urządzenie zabezpieczające jest instalowane w przewodzie olejowym łączącym kadź transformatora z konserwatorem.Głównym elementem konstrukcyjnym przekaźnika gazowego jest pływak i dwie pary styków, które są łączone, gdy pływak jest opuszczany. Podczas normalnej pracy przekaźnik gazowy jest wypełniony olejem transformatorowym, a pływak znajduje się w pozycji górnej, a obie pary styków są rozwarte.
W przypadku zwarcia międzyzwojowego w uzwojeniach transformatora lub w przypadku tzw. Spalanie stali (naruszenie izolacji blach stalowych obwodu magnetycznego), w zbiorniku pojawiają się gazy, które powstają podczas rozkładu materiałów elektrycznych pod wpływem łuku elektrycznego.
Powstały gaz dostaje się do przekaźnika gazu i wypiera z niego olej. W takim przypadku pływak opada i zamyka styki. W zależności od ilości nagromadzonego gazu, styki mogą się zamknąć, wpływając na sygnał lub całkowicie odłączając transformator od sieci.
Zadziałanie przekaźnika gazowego może być również spowodowane znacznym spadkiem poziomu oleju w kadzi transformatora mocy, co świadczy o całkowitym braku oleju w konserwatorze. Oznacza to, że urządzenie to działa również jako zabezpieczenie przed nadmiernym obniżeniem poziomu oleju w transformatorze.
Zabezpieczenie zbiornika z przełączaniem obciążenia
Transformatory mocy 110 kV mają zwykle wbudowany regulator napięcia pod obciążeniem (OLTC). Przełącznik pod obciążeniem umieszczony w wydzielonym przedziale kadzi transformatora, odizolowany od kadzi głównej uzwojeniami. Dlatego dla tego urządzenia przewidziano oddzielne urządzenie zabezpieczające - przekaźnik bierny.
Wszystkim awariom w kadzi podobciążeniowego przełącznika zaczepów towarzyszy wypływ oleju transformatorowego do konserwatora, dlatego w przypadku wypływu oleju natychmiast uruchamia się zabezpieczenie strumieniowe, automatycznie odłączając transformator zasilający od sieci.
Przełącznik poziomu oleju (RUM)
Przekaźnik gazowy sygnalizuje całkowity brak oleju w konserwatorze transformatora mocy, ale konieczne jest wykrycie w czasie niedopuszczalnego spadku poziomu oleju - taką funkcję pełni przekaźnik poziomu oleju (RUM).
Przełącznik poziomu oleju jest z reguły instalowany w konserwatorze głównego zbiornika transformatora, a także w konserwatorze przełącznika obciążenia. Urządzenie jest tak skonfigurowane, że pływak, główny element konstrukcyjny przekaźnika, zamyka styki przekaźnika, jeśli poziom oleju spadnie poniżej minimalnej dopuszczalnej dla tego transformatora wartości.
To urządzenie zabezpieczające dostarcza sygnał do aktywacji alarmu, który umożliwia wykrycie spadku poziomu oleju w porę.
Zabezpieczenie transformatora różnicowego (DZT).
Zabezpieczenie różnicowe transformatora (DZT) jest głównym zabezpieczeniem transformatora i służy do ochrony przed zwarciami uzwojeń transformatora i przewodów prądowych znajdujących się w obszarze działania tego zabezpieczenia.
Zasada działania tego zabezpieczenia polega na porównaniu prądów obciążenia każdego z uzwojeń transformatora. Podczas normalnej pracy na wyjściu przekaźnika zabezpieczenia różnicowego nie występuje niezrównoważenie prądu.W przypadku zwarcia dwufazowego lub trójfazowego dochodzi do niezrównoważenia prądu — prąd różnicowy i przekaźnik działają w celu całkowitego odłączenia transformatora od sieci.
Zakresem tego zabezpieczenia objęte są przekładniki prądowe po każdej stronie napięciowej transformatora mocy. Na przykład w transformatorze z trzema uzwojeniami 110/35/10 kV strefa powłoki ochronnej, oprócz samego transformatora, obejmuje szynę (kabel), która przechodzi od przepustów transformatora do prądu 110 kV, 35 kV i transformatory 10 kV.
Zabezpieczenie krokowe transformatorów
Dla większej niezawodności, oprócz głównego zabezpieczenia transformatora mocy, zapewniono zabezpieczenie rezerwowe - stopniowe zabezpieczenie prądowe dla każdego z uzwojeń.
Dla każdego z uzwojeń transformatora osobno zabezpieczenie nadprądowe (MTZ) kilka kroków. Każdy etap ochrony ma swój własny czas odbioru i zwrotu.
Jeśli transformator zasila wielu odbiorców wysokimi prądami rozruchowymi, to aby zapobiec błędnym operacjom, zabezpieczenie nadprądowe ma tak zwaną blokadę woltomierza - blokadę ochrony napięciowej.
Dla selektywności działania zabezpieczenia transformatora każdy ze stopni zabezpieczenia ma inny czas zadziałania, przy czym powyższe podstawowe zabezpieczenia transformatora mają najkrótszy czas zadziałania. Dzięki temu w przypadku awarii transformatora lub zwarcia w strefie ochronnej następuje natychmiastowe zadziałanie zabezpieczeń głównych, aw przypadku awarii lub stanu odłączenia transformator jest chroniony przez zabezpieczenia prądowe rezerwowe.
Ponadto MTZ transformatora mocy zachowują ochronę wychodzących połączeń zasilanych przez ten transformator, wyzwalając się w przypadku awarii.
MTZ zapewnia ochronę przed zwarciami dwu- i trójfazowymi. W celu ochrony przed jednofazowymi zwarciami doziemnymi uzwojenie WN 110 kV posiada zabezpieczenie składowej zerowej prądu (TZNP).
Uzwojenie średniego napięcia transformatora elektroenergetycznego 35 kV oraz uzwojenie niskiego napięcia sieci zasilającej 6-10 kV z izolowanym punktem zerowym, w którym jednofazowe zwarcia doziemne są rejestrowane przez przekładniki napięciowe.
Większość sieci 6-35 kV z izolowanym punktem zerowym działa w trybie, w którym jednofazowe zwarcie doziemne nie jest uważane za awaryjne, a zatem nie jest automatycznie wyłączane z działania zabezpieczenia ziemnozwarciowego. Personel serwisowy otrzymuje sygnał o wystąpieniu zwarcia doziemnego jednofazowego i zaczyna szukać i odłączać od sieci uszkodzony obszar, ponieważ dłuższa praca w tym trybie jest niedopuszczalna.
Wyjątki stanowią przypadki, w których wyłączenie zwarć jednofazowych w sieciach jest konieczne ze względów bezpieczeństwa. W takim przypadku zabezpieczenie ziemnozwarciowe może działać w celu całkowitego odłączenia transformatora lub odłączenia jednego z jego uzwojeń.
Ochrona przeciwprzepięciowa transformatora
Aby chronić transformator przed przepięciami, na szynie po każdej stronie transformatora instaluje się ograniczniki przepięć lub ograniczniki przepięć (SPD).
Jeżeli transformator pracuje w trybie uziemionego punktu neutralnego po stronie WN 110 kV, przewód neutralny jest podłączony do ziemi przez ogranicznik lub ogranicznik przepięć w celu ochrony uzwojenia przed uszkodzeniem w przypadku przekroczenia wartości napięcia w przypadku zwarcia w sieć dostaw.
Dodatkowe zabezpieczenie transformatora
W celu ochrony transformatora mocy przewidziano szereg dodatkowych zabezpieczeń, które wykluczają rozwój drobnych defektów, odchyleń od normalnej pracy w większej sytuacji awaryjnej.
Zabezpieczenie przed przeciążeniem — działa na sygnał w celu natychmiastowego zmniejszenia obciążenia transformatora.
Przekaźnik kontroli temperatury sygnalizuje wzrost temperatury górnych warstw oleju powyżej zadanych (dopuszczalnych) wartości. Zabezpieczenie to automatycznie obejmuje dodatkowe układy chłodzenia transformatora, jeśli takie występują. Na przykład włączone są wentylatory przedmuchowe i pompy do wymuszonego obiegu oleju w chłodnicach. Jeśli temperatura oleju wzrośnie jeszcze bardziej, przekaźnik zadziała, aby odłączyć transformator od sieci.
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe wyłącza wyłącznik uzwojenia wtórnego transformatora w przypadku spadku napięcia do wartości niedopuszczalnych.
Automatyka transformatorów mocy 110 kV
Jeżeli w podstacji są dwa transformatory, to w przypadku spadku napięcia do niedopuszczalnych wartości lub odłączenia transformatora zadziała zabezpieczenie podnapięciowe automatyczny przełącznik transferu (ATS)… To urządzenie zawiera przełączniki sekcyjne lub szynowe, które zapewniają zasilanie odbiorników z rezerwowego źródła zasilania — transformatora mocy.
Na wejściu średniego i niskiego napięcia transformatora można zaimplementować przełączniki automatyczne ponowne załączenie wyłącznika (AR), jednorazowe przywrócenie zasilania transformatora w przypadku odłączenia od działania jednego lub drugiego zabezpieczenia.
Jeśli transformator mocy jest konstruktywny regulator napięcia pod obciążeniem (OLTC), można w nim zainstalować automatyczny regulator napięcia (AVR). To urządzenie monitoruje napięcie uzwojeń transformatora i zapewnia automatyczne przełączanie przełącznika zaczepów pod obciążeniem w celu zapewnienia wymaganego poziomu napięcia uzwojeń.