Релейна защита и автоматизация на силови маслени трансформатори 110 kV

Трансформаторите на силови масла са най -скъпите съоръжения за разпределителни подстанции. Трансформаторите са проектирани за дълъг експлоатационен живот, при условие че работят нормално и не са обект на неприемливи токови претоварвания, пренапрежения и други нежелани режими на работа.

Необходими са различни устройства за защита и автоматизация, за да се предотврати повреда на трансформатора, да се удължи експлоатационният му живот и да се осигури нормалната му работа.

Помислете какви устройства за защита и автоматизация се предоставят в трансформаторите на силови масла.

Защита на трансформаторния газ

Защитата от газ е една от основните защити на трансформатора. Тази защита е предназначена за изключване на 110 kV трансформатора от мрежата в случай на вътрешни повреди в резервоара на силовия трансформатор.

Това защитно устройство е инсталирано в масления тръбопровод, който свързва резервоара на трансформатора с неговия консерватор. Основният конструктивен елемент на газовото реле е поплавък и две двойки контакти, които са свързани при спускане на поплавъка. При нормална работа газовото реле се пълни с трансформаторно масло, а поплавъкът е в горно положение, като и двата чифта контакти са отворени.

В случай на късо съединение от завой до завой в намотките на трансформатора, или в случай на т. Нар. Изгаряне на стомана (нарушаване на изолацията на стоманените листове на магнитната верига), в резервоара се появяват газове, които са образувани по време на разлагането на електрически материали под въздействието на електрическа дъга.

Полученият газ влиза в газовото реле и измества маслото от него. В този случай поплавъкът се спуска и затваря контактите. В зависимост от количеството на натрупан газ, контактите могат да се затворят, въздействайки върху сигнала или при пълно изключване на трансформатора от мрежата.

Активирането на газовото реле може да се дължи и на значително намаляване на нивото на маслото в резервоара на силовия трансформатор, което показва пълното отсъствие на масло в консерватора. Тоест това устройство действа и като защита срещу прекомерно намаляване на нивото на маслото в трансформатора.

Защита на резервоара на резервоара за превключване при натоварване

Силовите трансформатори 110 kV обикновено имат вграден регулатор на напрежението при натоварване (OLTC). Превключвател на превключвател при натоварване разположени в отделно отделение на трансформаторния резервоар, изолирани от основния резервоар с намотки. Следователно за това устройство е предвидено отделно защитно устройство — реактивно реле.

Всички повреди в резервоара за превключване на натоварване при натоварване са придружени от изпускане на трансформаторно масло в консерватора, поради което в случай на поток от масло, защитата от струята се задейства незабавно, автоматично изключвайки силовия трансформатор от електрическата мрежа.

Превключвател за нивото на маслото (RUM)

Газовото реле сигнализира за пълното отсъствие на масло в консерватора на силовия трансформатор, но е необходимо навреме да се открие неприемливо намаляване на нивото на маслото — тази функция се изпълнява от релето за ниво на маслото (RUM).

Превключвателят за нивото на маслото е инсталиран, като правило, в консерватора на основния резервоар на трансформатора, както и в консерватора на превключвателя на натоварване. Устройството е конфигурирано по такъв начин, че поплавъкът, основният конструктивен елемент на релето, затваря контактите на релето, ако нивото на маслото падне под минимално допустимата стойност за този силов трансформатор.

Това защитно устройство подава сигнал за активиране на аларма, което дава възможност за откриване на спад в нивото на маслото навреме.

Защита на диференциалния трансформатор (DZT)

Диференциалната защита на трансформатора (DZT) е основната защита на трансформатора и служи за защита срещу късо съединение на намотките на трансформатора и проводниците на ток, които са в зоната на покритие на тази защита.

Принципът на действие на тази защита се основава на сравняване на натоварващите токове на всяка от намотките на трансформатора. При нормална работа няма ток на дисбаланс на изхода на релето за диференциална защита. В случай на двуфазно или трифазно късо съединение възниква ток на дисбаланс — диференциалният ток и релето действат, за да изключат напълно трансформатора от мрежата.

Областта на действие на тази защита са токовите трансформатори от всяка страна на напрежението на силовия трансформатор. Например, в трансформатор с три намотки 110/35/10 kV, зоната на защитно покритие, в допълнение към самия трансформатор, включва шина (кабел), която преминава от втулките на трансформатора към ток 110 kV, 35 kV и 10 kV трансформатори.

Текуща степенна защита на трансформатори

За по -голяма надеждност, в допълнение към основната защита на силовия трансформатор, е предвидена резервна защита — стъпаловидна токова защита за всяка от намотките.

За всяка от намотките на трансформатора, отделно защита от свръхток (MTZ) няколко стъпки. Всеки етап на защита има свое собствено време за вземане и вземане.

Ако трансформаторът захранва много потребители с високи пускови токове, тогава за предотвратяване на фалшиви операции защитата от свръхток има така нареченото блокиране на волтметър — блокиране на защита от напрежение.

За избирателността на защитната операция на трансформатора всеки от защитните етапи има различно време за реакция, докато горепосочените основни защити на трансформатора имат най-кратко време за реакция. По този начин, в случай на повреда на трансформатора или късо съединение в защитната зона, основните защити се задействат незабавно, а в случай на повреда или оттегляне на състоянието, трансформаторът е защитен с резервни токови защити.

Също така, MTZ на силовия трансформатор запазват защитата на изходящите връзки, захранвани от този трансформатор, задействайки се в случай на повреда.

MTZ осигурява защита срещу дву- и трифазно късо съединение. За защита срещу еднофазни земни повреди намотката с високо напрежение 110 kV има защита от ток с нулева последователност (TZNP).

Намотката със средно напрежение на силовия трансформатор 35 kV и намотката с ниско напрежение 6-10 kV захранват мрежи с изолирана неутрала, в която еднофазни земни повреди се записват от трансформатори на напрежение.

Повечето 6-35 kV мрежи с изолирана неутрала работят в режим, при който еднофазна земна повреда не се счита за аварийна и съответно не се изключва автоматично от действието на защитата от земна повреда. Обслужващият персонал получава сигнал за наличието на еднофазна земна повреда и започва да търси и изключва от мрежата на повредената зона, тъй като продължителната работа в този режим е неприемлива.

Изключение правят случаите, когато изключването на еднофазни повреди в мрежите е необходимо за изискванията за безопасност. В този случай защитата от заземяване може да работи, за да изключи напълно трансформатора или да изключи една от намотките му.

Защита от пренапрежение на трансформатора

За да се предпази трансформатора от пренапрежение, на шината от всяка страна на трансформатора са монтирани ограничители или ограничители на напрежението (SPD).

Ако трансформаторът работи в заземен неутрален режим от страната на 110 kV високо напрежение, неутралата се свързва към земята чрез отводник или ограничител на пренапрежение, за да предпази намотката от повреда, ако напрежението надвишава допустимите стойности в случай на повреда в захранващата мрежа.

Допълнителна защита на трансформатора

За да се защити силовият трансформатор, са предвидени редица допълнителни защити, за да се изключи развитието на малки дефекти, отклонения от нормалната работа в по -голяма аварийна ситуация.

Защита от претоварване — действа върху сигнала с цел своевременно намаляване на натоварването на трансформатора.

Релето за контрол на температурата сигнализира за повишаване на температурата на горните маслени слоеве над зададените (допустими) стойности. Тази защита автоматично включва допълнителни охлаждащи системи на трансформатори, ако има такива. Например, вентилаторите за издухване и помпите за принудителна циркулация на масло в охладителите са включени. Ако температурата на маслото се повиши още по -високо, тогава релето действа, за да изключи трансформатора от мрежата.

Защитата от пренапрежение изключва прекъсвача на вторичната намотка на трансформатора в случай на спад на напрежението до неприемливи стойности.

Автоматизация на силови трансформатори 110 kV

Ако на подстанцията има два трансформатора, тогава когато напрежението падне до неприемливи стойности или когато трансформаторът е изключен, защитата от понижено напрежение засяга превключвател за автоматично прехвърляне (ATS)… Това устройство включва превключватели за секционни или шинни връзки, осигуряващи захранване на потребителите от резервен източник на захранване — силов трансформатор.

На входните превключватели на средно и ниско напрежение на трансформатора могат да се реализират автоматично повторно включване на прекъсвача (AR), еднократно възстановяване на захранването на трансформатора в случай на изключване от действието на една или друга защита.

Ако силовият трансформатор е конструктивно регулатор на напрежението при натоварване (OLTC), след това за него може да се инсталира устройство за автоматично регулиране на напрежението (AVR). Това устройство следи напрежението на намотките на трансформатора и осигурява автоматично превключване на превключвателя на натоварване, за да осигури необходимото ниво на напрежение на намотките.