Relejna zaščita in avtomatizacija energetskih oljnih transformatorjev 110 kV
Energetski oljni transformatorji so najdražja oprema za razdelilne transformatorske postaje. Transformatorji so zasnovani za dolgo življenjsko dobo, če delujejo normalno in niso podvrženi nesprejemljivim tokovnim preobremenitvam, sunkom in drugim nezaželenim načinom delovanja.
Potrebne so različne zaščitne in avtomatizacijske naprave, ki preprečujejo poškodbe transformatorja, podaljšajo njegovo življenjsko dobo in zagotovijo njegovo normalno delovanje.
Razmislite, katere zaščitne in avtomatizacijske naprave so na voljo v energetskih oljnih transformatorjih.
Plinska zaščita transformatorja
Plinska zaščita je ena glavnih zaščit transformatorja. Ta zaščita je namenjena izklopu transformatorja 110 kV iz omrežja v primeru notranjih okvar v rezervoarju transformatorja.
Ta zaščitna naprava je nameščena v oljnem vodu, ki povezuje rezervoar transformatorja z njegovim konzervatorjem.Glavni strukturni element plinskega releja je plovec in dva para kontaktov, ki sta povezana, ko je plovec spuščen. Pri normalnem delovanju je plinski rele napolnjen s transformatorskim oljem in plovec je v zgornjem položaju z obema paroma kontaktov odprta.
V primeru medovitnega kratkega stika v navitjih transformatorja ali v primeru t.i. Gorenje jekla (kršitev izolacije jeklenih plošč magnetnega kroga), v rezervoarju se pojavijo plini, ki nastanejo pri razgradnji električnih materialov pod vplivom električnega obloka.
Nastali plin vstopi v plinski rele in izpodriva olje iz njega. V tem primeru se plovec spusti in zapre kontakte. Odvisno od količine akumuliranega plina se lahko kontakti zaprejo, kar vpliva na signal ali popolnoma odklopi transformator iz omrežja.
Aktiviranje plinskega releja je lahko tudi posledica znatnega znižanja nivoja olja v rezervoarju močnostnega transformatorja, kar kaže na popolno odsotnost olja v konzervatorju. To pomeni, da ta naprava deluje tudi kot zaščita pred prekomernim znižanjem nivoja olja v transformatorju.
Rezervoar za preklapljanje obremenitve Zaščita rezervoarja
Energetski transformatorji 110 kV imajo običajno vgrajen regulator napetosti pod obremenitvijo (OLTC). Preklopno stikalo ob obremenitvi nahaja se v ločenem predelu rezervoarja transformatorja, izoliranega od glavnega rezervoarja z navitji. Zato je za to napravo predvidena ločena zaščitna naprava - reaktivni rele.
Vse okvare v rezervoarju regulatorja napetosti spremlja izpust transformatorskega olja v konzervator, zato se v primeru pretoka olja takoj aktivira zaščita pred curkom, ki samodejno odklopi napajalni transformator iz omrežja.
Stikalo nivoja olja (RUM)
Plinski rele signalizira popolno odsotnost olja v konzervatorju močnostnega transformatorja, vendar je treba pravočasno zaznati nesprejemljivo znižanje nivoja olja - to funkcijo opravlja rele nivoja olja (RUM).
Stikalo za nivo olja je praviloma nameščeno v konzervatorju glavnega rezervoarja transformatorja, pa tudi v konzervatorju bremenskega stikala. Naprava je konfigurirana tako, da plovec, glavni strukturni element releja, zapre kontakte releja, če nivo olja pade pod minimalno dovoljeno vrednost za ta močnostni transformator.
Ta varnostna naprava daje signal za aktiviranje alarma, ki omogoča pravočasno zaznavanje padca nivoja olja.
Zaščita diferencialnih transformatorjev (DZT).
Diferencialna zaščita transformatorja (DZT) je glavna zaščita transformatorja in služi za zaščito pred kratkimi stiki navitij transformatorja in tokovnih vodnikov, ki so v območju pokrivanja te zaščite.
Načelo delovanja te zaščite temelji na primerjavi bremenskih tokov vsakega od navitij transformatorja. Pri normalnem delovanju ni neuravnoteženega toka na izhodu diferenčnega zaščitnega releja.V primeru dvofaznega ali trifaznega kratkega stika pride do neuravnoteženega toka — diferenčni tok in rele delujeta tako, da transformator popolnoma izključita iz omrežja.
Obseg te zaščite so tokovni transformatorji na vsaki napetostni strani močnostnega transformatorja. Na primer, v transformatorju s tremi navitji 110/35/10 kV območje zaščitne prevleke poleg samega transformatorja vključuje vodilo (kabel), ki poteka od puš transformatorja do toka 110 kV, 35 kV in transformatorji 10 kV.
Tokovna stopenjska zaščita transformatorjev
Za večjo zanesljivost je poleg glavne zaščite močnostnega transformatorja zagotovljena rezervna zaščita - stopničasta tokovna zaščita za vsako od navitij.
Za vsako od navitij transformatorja posebej nadtokovna zaščita (MTZ) nekaj korakov. Vsaka stopnja zaščite ima svoj čas prevzema in odlaganja.
Če transformator napaja veliko porabnikov z visokimi vhodnimi tokovi, ima zaščita pred prenapetostjo tako imenovano blokado voltmetra - blokado napetostne zaščite, da prepreči napačne operacije.
Za selektivnost delovanja transformatorskih zaščit ima vsaka od zaščitnih stopenj drugačen odzivni čas, medtem ko imajo zgornje osnovne transformatorske zaščite najkrajši odzivni čas. Tako se v primeru okvare transformatorja ali kratkega stika v varovalnem območju takoj sprožijo glavne zaščite, v primeru okvare ali stanja odvzema pa je transformator zaščiten z rezervnimi tokovnimi zaščitami.
Poleg tega MTZ močnostnega transformatorja ohranijo zaščito odhodnih povezav, ki jih napaja ta transformator, in se sprožijo v primeru okvare.
MTZ zagotavlja zaščito pred dvo- in trifaznimi kratkimi stiki. Za zaščito pred enofaznimi zemeljskimi stiki ima visokonapetostno navitje 110 kV tokovno zaščito ničelnega zaporedja (TZNP).
Srednjenapetostno navitje močnostnega transformatorja 35 kV in nizkonapetostno navitje 6-10 kV napajalnih omrežij z izolirano nevtralnostjo, v kateri enofazne zemeljske napake beležijo napetostni transformatorji.
Večina 6-35 kV omrežij z izolirano nevtralnostjo deluje v načinu, v katerem se enofazna zemeljska napaka ne šteje za nujno in zato ni samodejno izključena iz delovanja zaščite zemeljske napake. Servisno osebje prejme signal o prisotnosti enofazne ozemljitvene napake in začne iskati in odklopiti poškodovano območje iz omrežja, saj je dolgotrajno delovanje v tem načinu nesprejemljivo.
Izjeme so v primerih, ko je zaradi varnostnih zahtev potrebna izključitev enofaznih okvar v omrežjih. V tem primeru lahko zaščita pred napako na tleh deluje tako, da popolnoma odklopi transformator ali odklopi eno od njegovih navitij.
Prenapetostna zaščita transformatorja
Za zaščito transformatorja pred prenapetostjo so na vodilu na vsaki strani transformatorja nameščeni prenapetostni odvodniki ali odvodniki prenapetosti (SPD).
Če transformator deluje v ozemljenem nevtralnem načinu na visokonapetostni strani 110 kV, je nevtralni priključek povezan z zemljo prek odvodnika ali prenapetostnega odvodnika, da zaščiti navitje pred poškodbami, če napetost preseže dovoljene vrednosti v primeru okvare v oskrbovalno omrežje.
Dodatna zaščita transformatorja
Za zaščito močnostnega transformatorja so predvidene številne dodatne zaščite, ki izključujejo razvoj majhnih okvar, odstopanj od normalnega delovanja v večjih izrednih razmerah.
Zaščita pred preobremenitvijo — deluje na signal in takoj zmanjša obremenitev transformatorja.
Rele za nadzor temperature signalizira zvišanje temperature zgornjih oljnih plasti nad nastavljenimi (dovoljenimi) vrednostmi. Ta zaščita samodejno vključuje dodatne sisteme hlajenja transformatorja, če obstajajo. Vključeni so na primer blow-by ventilatorji in črpalke za prisilno kroženje olja v hladilnikih. Če temperatura olja naraste še višje, rele odklopi transformator iz omrežja.
Prenapetostna zaščita izklopi odklopnik sekundarnega navitja transformatorja v primeru padca napetosti na nesprejemljive vrednosti.
Avtomatizacija energetskih transformatorjev 110 kV
Če sta na transformatorski postaji dva transformatorja, potem ko napetost pade na nesprejemljive vrednosti ali ko je transformator odklopljen, vpliva prenizka napetost avtomatsko preklopno stikalo (ATS)… Ta naprava vključuje sekcijska ali vodilna stikala, ki napajajo porabnike iz rezervnega vira napajanja — močnostnega transformatorja.
Na vhodu srednje in nizke napetosti transformatorja se lahko izvedejo stikala avtomatski ponovni vklop odklopnika (AR), enkratna obnovitev napajanja transformatorja v primeru odklopa od delovanja ene ali druge zaščite.
Če je močnostni transformator konstruktiven regulator napetosti pod obremenitvijo (OLTC), potem lahko zanj namestite avtomatski regulator napetosti (AVR). Ta naprava nadzoruje napetost navitij transformatorja in zagotavlja samodejno preklapljanje stikala pod obremenitvijo, da se zagotovi zahtevana raven napetosti navitij.