Analyse des Transformatorschutzes im Relaisschutz

1. Häufige Fehler und Anomalien von Transformatoren

Transformatorfehler können in interne Fehler und externe Fehler unterteilt werden.

Interne Fehler beziehen sich auf die Fehler, die im Inneren des Gehäuses auftreten, einschließlich Phase-zu-Phase-Kurzschlussfehler von Wicklungen, Windungskurzschlussfehler von Einphasenwicklungen, Kurzschlussfehler zwischen Wicklungen und Eisenkernen und Unterbrechung Fehler der Wicklungen.

Externe Fehler beziehen sich auf verschiedene Phase-zu-Phase-Kurzschlussfehler zwischen den externen Anschlussdrähten des Transformators und einphasige Erdschlüsse, die auftreten, wenn die Isolierbuchse der Anschlussdrähte durch das Kastengehäuse blitzt.

Transformatorausfall ist sehr gefährlich. Besonders wenn ein interner Fehler auftritt, brennt der durch den Kurzschlussstrom erzeugte Hochtemperatur-Lichtbogen nicht nur die Isolierung und den Eisenkern der Transformatorwicklung durch, sondern bewirkt auch, dass sich das Transformatoröl zersetzt und eine große Menge Gas erzeugt. was zu einer Verformung oder sogar Explosion des Transformatorgehäuses führt. Daher muss er bei Ausfall des Transformators abgeschaltet werden.

Zu den abnormalen Zuständen des Transformators gehören hauptsächlich Überlast, niedriger Ölstand, Überstrom durch externen Kurzschluss, hohe Öltemperatur des Transformators im Betrieb, hohe Wicklungstemperatur, hoher Transformatordruck und Ausfall des Kühlsystems. Wenn sich der Transformator in einem anormalen Betriebszustand befindet, sollte ein Alarmsignal gegeben werden.

2. Konfiguration des Transformatorschutzes

Hauptschutz für Kurzschlussfehler: hauptsächlich Längsdifferentialschutz, Schwergasschutz usw.

Backup-Schutz für Kurzschlussfehler: hauptsächlich zusammengesetzter Spannungsblockier-Überstromschutz, Nullsystem-(Richtungs-)Überstromschutz, Niederimpedanzschutz usw.

Schutz vor anormalem Betrieb: umfasst hauptsächlich Überlastschutz, Übererregungsschutz, Leichtgasschutz, Neutralpunktlückenschutz, Temperaturölstand und Kühlsystemausfallschutz usw.

3. Nichtstromschutz

Der Transformatorschutz, der nichtelektrische Größen wie Öl, Gas und die Temperatur des Transformators verwendet, wird als nichtelektrischer Schutz bezeichnet. Dazu gehören hauptsächlich Gasschutz, Druckschutz, Temperaturschutz, Ölstandsschutz und Kühlerschutz. Der Nicht-Elektrizitätsschutz wirkt beim Auslösen oder Senden eines Briefes entsprechend den Anforderungen des Standorts.

(1) Gasschutz

Wenn im Transformator ein Fehler auftritt, wird aufgrund der Wirkung von Kurzschlussstrom und Lichtbogen am Kurzschlusspunkt eine große Menge Gas im Transformator erzeugt und die Ölflussgeschwindigkeit des Transformators wird beschleunigt. Der durch die Verwendung von Gas- und Ölstrom realisierte Schutz wird als Gasschutz bezeichnet.

Leichtgasschutz: Wenn im Transformator ein kleiner Fehler oder eine Anomalie auftritt, wird die Fehlerstelle teilweise überhitzt, wodurch sich ein Teil des Öls ausdehnt, das Gas im Öl Blasen bildet und in das Gasrelais eintritt, und der Leichtgasschutz aktiviert wird ein leichtes Gassignal aussenden.

Schwergasschutz: Wenn im Transformatoröltank ein schwerwiegender Fehler auftritt, ist der Fehlerstrom groß und der Lichtbogen bewirkt, dass sich eine große Menge Transformatoröl zersetzt, wodurch eine große Menge Gas und Ölfluss erzeugt wird. Das Prallblech lässt den Schwergasrelaisschutz wirken, sendet ein Schwergassignal und löst den Ausgang aus. Entfernen Sie den Transformator.

Der Schwergasschutz ist der Hauptschutz für interne Fehler des Öltanks und kann verschiedene Fehler im Transformator widerspiegeln. Wenn im Transformator eine kleine Anzahl von Kurzschlüssen zwischen Windungen auftritt, ist der im Differentialschutz erzeugte Differentialstrom möglicherweise nicht groß, obwohl der Fehlerstrom groß ist, und der Differentialschutz kann den Betrieb verweigern. Daher ist es für den internen Fehler des Transformators erforderlich, sich auf einen Schwergasschutz zu verlassen, um den Fehler zu beseitigen.

(2) Druckschutz

Der Druckschutz ist auch der Hauptschutz gegen interne Fehler im Transformatorkessel. Enthält Druckentlastung und Schutz vor plötzlichen Druckänderungen, die verwendet werden, um auf den Druck von Transformatoröl zu reagieren.

(3) Temperatur- und Ölstandsschutz

Wenn die Temperatur des Transformators auf den Warnwert ansteigt, sendet der Temperaturschutz ein Alarmsignal und startet den Standby-Kühler.

Wenn das Transformatoröl ausläuft oder der Ölstand aus anderen Gründen sinkt, greift die Ölstandssicherung und sendet ein Alarmsignal.

(4) Kühlerstoppschutz

Wenn der in Betrieb befindliche Transformatorkühler vollständig gestoppt wird, steigt die Temperatur des Transformators. Wenn es nicht rechtzeitig gehandhabt wird, kann es zu Schäden an der Isolierung der Transformatorwicklung kommen. Wenn der Kühler während des Betriebs des Transformators vollständig gestoppt wird, sendet der Schutz daher ein Alarmsignal und schaltet den Transformator nach einer langen Verzögerung ab.

4. Differentialschutz

Der Transformatordifferentialschutz ist der Hauptschutz der elektrischen Größe des Transformators, und sein Schutzbereich ist der Teil, der von den Stromwandlern auf jeder Seite umgeben ist. Wenn innerhalb dieses Bereichs Fehler wie Phase-zu-Phase-Kurzschluss und Windungsschluss der Wicklung auftreten, muss der Differentialschutz ansprechen.

In Bezug auf das Prinzip des Transformatordifferentialschutzes, das wir zuvor ausführlich besprochen haben, können Freunde, die es benötigen, den relevanten Inhalt in den historischen Aufzeichnungen 6, 7 und 8 überprüfen. Ich werde darauf nicht näher eingehen und hier nur hinzufügen einige Konzepte zum Erregungseinschaltstrom.

(1) Erregungseinschaltstrom des Transformators

Der Erregungsstrom, der erzeugt wird, wenn der Transformator aus der Luft fällt, wird als Erregungseinschaltstrom bezeichnet. Die Größe des Einschaltstroms hängt von der Struktur des Transformators, dem Schließwinkel, der Kapazität, dem Restmagnetismus vor dem Schließen und anderen Faktoren ab. Die Messung zeigt, dass, wenn der Transformator aus der Luft fallen gelassen wird, der Erregungseinschaltstrom aufgrund der Sättigung des Eisenkerns sehr groß ist, normalerweise das 2- bis 6-fache des Nennstroms, und das Maximum mehr als das 8-fache betragen kann. Da der Erregereinschaltstrom nur auf der Ladeseite in den Transformator fließt, wird im Differentialkreis ein großer Differentialstrom erzeugt, der zu einer Fehlfunktion des Differentialschutzes führt.

Der Erregungseinschaltstrom hat die folgenden Eigenschaften: a. Der Wert des Einschaltstroms ist sehr groß und enthält offensichtlich nichtperiodische Komponenten; b. Die Wellenform ist spitz und intermittierend; c. Es enthält offensichtliche harmonische Komponenten höherer Ordnung, insbesondere die zweite harmonische Komponente. Offensichtlich; d, der Erregereinschaltstrom wird gedämpft.

Gemäß den oben genannten Eigenschaften des Einschaltstroms werden im Projekt drei Prinzipien verwendet, um die durch den Einschaltstrom verursachte Fehlfunktion des Transformatordifferentialschutzes zu verhindern: hoher Gehalt an zweiten Harmonischen, asymmetrische Wellenform und großer Wellenform-Unterbrechungswinkel zu realisieren die Sperrung des Differentialschutzes.

(2) Bremsprinzip der zweiten Harmonischen

Die Essenz des Bremsens mit der zweiten Harmonischen besteht darin, die Komponente der zweiten Harmonischen im Differentialstrom zu verwenden, um zu beurteilen, ob der Differentialstrom ein Fehlerstrom oder ein anregender Einschaltstrom ist. Wenn der Prozentsatz der zweiten harmonischen Komponente und der Grundwellenkomponente größer als ein bestimmter Wert (normalerweise 20 %) ist, wird geurteilt, dass der Differentialstrom durch den Erregungseinschaltstrom verursacht wird, und der Differentialschutz wird blockiert.

Je größer daher das Bremsverhältnis der zweiten Harmonischen ist, desto mehr wird der in der Grundwelle enthaltene Strom der zweiten Harmonischen zugelassen, und die Bremswirkung wird schlechter.

(3) Differential-Schnellbruchschutz

Wenn im Transformator ein schwerwiegender Fehler auftritt und der Stromwandler aufgrund eines großen Fehlerstroms gesättigt ist, enthält der Sekundärstrom des Stromwandlers auch eine große Anzahl von harmonischen Komponenten. Gemäß der obigen Beschreibung verursacht dies wahrscheinlich einen Differentialschutz aufgrund des Bremsens mit der zweiten Harmonischen. Aktion blockieren oder verzögern. Dadurch wird der Transformator schwer beschädigt. Um dieses Problem zu lösen, wird üblicherweise ein differentieller Schnellbruchschutz gesetzt.

Das Differential-Schnellschaltelement ist eigentlich ein hochwertiges Differentialelement für den Längsdifferentialschutz. Anders als allgemeine Differentialelemente spiegelt es den Effektivwert des Differentialstroms wider. Unabhängig von der Wellenform des Differentialstroms und der Größe der Oberschwingungskomponente wird dies der Fall sein, solange der Effektivwert des Differentialstroms den Einstellwert des Differentialschnellausschalters überschreitet (normalerweise höher als der Einstellwert des Differentialschutzes). Handeln Sie sofort, um den Transformator ohne Erregung abzuschalten. Sperrung von Kriterien wie Einschaltstrom.

Im Folgenden wird der Backup-Schutz des Transformators vorgestellt

Es gibt viele Arten von Backup-Schutzkonfigurationen für Transformatoren. Diese Ausgabe stellt hauptsächlich zwei Arten von Backup-Schutz vor: Komplexer spannungsblockierender Überstromschutz und Erdungsschutz für Transformatoren.

1. Überstromschutz für komplexe Druckabschaltung

Der komplexe spannungsblockierende Überstromschutz ist der Backup-Schutz für große und mittlere Transformator-Leiter-Leiter-Kurzschlussfehler. Es eignet sich für Aufwärtstransformatoren, Systemkontakttransformatoren und Abwärtstransformatoren, deren Überstromschutz die Empfindlichkeitsanforderungen nicht erfüllen kann. Die zusammengesetzte Spannung aus Gegensystemspannung und Niederspannung kann verschiedene Fehler innerhalb des Schutzbereichs widerspiegeln, wodurch der Einstellwert des Überstromschutzes verringert und die Empfindlichkeit verbessert wird.

Der Verbundspannungs-Überstromschutz besteht aus einem Verbundspannungselement, einem Überstromelement und einem Zeitelement. Der Eingangsstrom des Schutzes ist der sekundäre Dreiphasenstrom des Stromwandlers auf der eigenen Seite des Transformators, und die Eingangsspannung ist die sekundäre Dreiphasenspannung des PT auf der eigenen Seite oder anderen Seiten des Transformators. Zum Schutz des Mikrocomputers kann die Spannung dieser Seite per Software anderen Seiten zur Verfügung gestellt werden, um sicherzustellen, dass der Überstromschutz einer beliebigen Seite weiterhin verwendet werden kann, wenn der PT auf einer beliebigen Seite überholt wird. Die Aktionslogik ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

2. Erdungsschutz des Transformators

Der Backup-Schutz für Erdkurzschlüsse großer und mittlerer Transformatoren umfasst in der Regel: Null-Überstromschutz, Null-Überspannungsschutz, Lückenschutz usw. Nachfolgend eine kurze Einführung anhand von drei verschiedenen Erdungsverfahren der neutraler Punkt.

(1) Der Sternpunkt ist direkt geerdet

Bei Transformatoren mit einer Spannung von 110 kV und darüber, deren Sternpunkt direkt geerdet ist, sollte auf der Seite des Starkstrom-Erdungssystems ein auf Erdschluss ansprechender Nullstromschutz installiert werden. Bei Transformatoren, die sowohl auf der Hoch- als auch auf der Mittelseite direkt geerdet sind, sollte der Nullstromschutz eine Richtung haben, und die Richtung sollte auf jeder Seite zu den Sammelschienen zeigen.

Das Prinzip des Nullstromschutzes ähnelt dem des Leitungsnullstromschutzes, siehe Ausgabe 30. Der Nullstrom kann dem Sekundärstrom des Sternpunktwandlers entnommen oder selbst erzeugt werden durch den sekundären Drehstrom des Stromwandlers auf der lokalen Seite. Die an das Richtelement angeschlossene Nullsystemspannung kann der offenen Dreieckspannung des PT auf der lokalen Seite entnommen werden, oder sie kann von der sekundären Drehstromspannung auf der lokalen Seite selbst erzeugt werden. Bei der Mikrocomputer-Schutzvorrichtung wird hauptsächlich das selbst hergestellte Verfahren übernommen.

Bei großen Dreiwicklungstransformatoren kann ein dreistufiger Nullstromschutz verwendet werden. Unter ihnen haben Abschnitt I und Abschnitt II Anweisungen und Abschnitt III enthält keine Anweisungen. In jedem Abschnitt gibt es im Allgemeinen zwei Verzögerungsstufen, und der Fehlerbereich wird mit einer kurzen Verzögerung eingeengt (Überspringen des Buskopplers oder des Schalters auf der Hauptseite der Schiene), und der Transformator wird mit einer langen Verzögerung abgeschaltet (Überspringen der dreiseitige Schalter). Die spezifische Schutzkonfiguration wird entsprechend der tatsächlichen Situation bestimmt.

Wie in der Abbildung dargestellt, überbrücken Sie nach dem Ansprechen des I- oder II-Teils des Nullrichtungsstromschutzes zuerst den Buskoppler oder den Schalter auf dieser Seite nach einer kurzen Verzögerung t1 oder t3, um den Fehlerumfang zu verringern. Wenn der Fehler weiterhin besteht, überspringen Sie nach einer längeren Verzögerungszeit t2 oder t4 den dreiseitigen Schalter, um den Transformator abzuschalten. Abschnitt III hat keine Richtung, und der Transformator wird direkt nach einer Verzögerung abgeschaltet.

(2) Der Sternpunkt ist nicht geerdet

Der Nullstrom fließt durch den Sternpunkt des Transformators, um einen Nullstromkreis zu bilden. Wenn jedoch die Sternpunkte aller Transformatoren geerdet sind, wird der Kurzschlussstrom am Erdungspunkt zu jedem Transformator abgeleitet, wodurch die Empfindlichkeit des Nullsystem-Überstromschutzes verringert wird. Um den Nullstrom auf einen bestimmten Bereich zu begrenzen, gibt es daher Vorschriften über die Anzahl der Transformatoren, die mit geerdetem Sternpunkt betrieben werden.

Für Transformatoren, die ohne Erdung betrieben werden, sollte ein Nullspannungsschutz konfiguriert werden, um Überspannungsschäden am Transformator zu verhindern, die durch Funkenbögen an Fehlerpunkten während Erdschlüssen verursacht werden.

Aufgrund des hohen Isolationspegels des Sternpunkts des vollisolierten Transformators schaltet der Nullstromschutz bei einem Erdschluss im System zunächst den Transformator bei geerdetem Sternpunkt ab, und wenn der Fehler weiterhin besteht, Es wird einen Nullspannungsschutz geben, um den Neutralpunkt abzutrennen, ohne den Transformator zu erden.

(3) Der Sternpunkt ist über die Entladungsstrecke geerdet

Ultrahochspannungstransformatoren sind alle halbisolierte Transformatoren, und die Isolierung der Neutralpunktspule gegen Erde ist schwächer als die anderer Teile. Die Sternpunktisolierung ist störanfällig. Daher muss ein Lückenschutz konfiguriert werden.

Die Funktion des Spaltschutzes besteht darin, die Isolationssicherheit des Sternpunkts des Sternpunkt-ungeerdeten Transformators zu schützen.

Installieren Sie eine Durchschlagsstrecke zwischen dem Sternpunkt des Transformators und der Erde, wie in der Abbildung gezeigt. Wenn der Erdungstrennschalter geschlossen ist, wird der Transformator direkt geerdet und der Nullsystem-Überstromschutz wird verwendet. Wenn der Erdungstrennschalter getrennt wird, wird der Transformator durch die Lücke geerdet und in den Lückenschutz versetzt.

Der Lückenschutz wird realisiert, indem der durch den Sternpunkt des Transformators fließende Lückenstrom 3I0 und die Öffnungsdreieckspannung 3U0 des Bus-PT als Kriterien verwendet werden.

Wenn der Sternpunkt aufgrund eines Fehlers angehoben wird, bricht die Lücke zusammen und es wird ein großer Lückenstrom 3I0 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt spricht der Spaltschutz an und der Transformator wird verzögert abgeschaltet. Wenn im System ein Erdungsfehler auftritt, spricht außerdem der Nullsystemschutz des Sternpunkt-Erdungstransformators an, und der Sternpunkt-Erdungstransformator wird zuerst abgeschaltet. Nachdem das System den Erdungspunkt verloren hat und der Fehler immer noch besteht, wird die offene Dreieckspannung 3U0 des Bus-PT sehr groß sein und der Lückenschutz wird zu diesem Zeitpunkt ebenfalls ansprechen.

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