Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
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Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
Las fallas del transformador se pueden dividir en fallas internas y fallas externas.
Las fallas internas del transformador se refieren a las fallas que ocurren en el tanque de aceite del transformador, incluido el cortocircuito de fase a fase de cada devanado, el cortocircuito entre espiras del devanado, la falla de cortocircuito entre el devanado y el núcleo de hierro, la falla de puesta a tierra monofásica de devanado monofásico o cable de salida que atraviesa la carcasa, falla de desconexión del devanado, etc. Las fallas externas del transformador se refieren a varias fallas que ocurren en el aislador externo del tanque de aceite del transformador y sus cables de salida, incluidas cortocircuitos a tierra y cortocircuitos de fase a fase entre los cables de salida causados por descargas disruptivas o casquillos aislantes rotos.
Además, existen varias condiciones de funcionamiento anormales del transformador, que incluyen principalmente bajo nivel de aceite, alta temperatura o presión del aceite, alto voltaje en el punto neutral del transformador, sobrecarga, sobrecorriente, sobreexcitación, etc.
Para monitorear diferentes fallas o condiciones de trabajo anormales, hemos configurado diferentes protecciones, que se dividen en protección principal y protección de respaldo, y la protección principal tiene características de acción rápida.
Parte 2: Protección diferencial
La protección diferencial longitudinal es una de las principales protecciones del transformador, y la protección actúa instantáneamente para disparar los interruptores de cada lado. El área de protección es la parte entre los transformadores de corriente a cada lado de la protección diferencial, incluido el cuerpo del transformador, las líneas de salida entre el transformador de corriente y el transformador. En 2017, el pararrayos del lado de 35 kV del transformador principal n.° 2 de una subestación de 220 kV tuvo una descarga disruptiva en la fase AB y el chasis del pararrayos se averió por la descarga; debido a que el pararrayos de 35kV estaba ubicado entre el transformador reológico y el transformador principal en el lado de bajo voltaje del transformador principal, estaba dentro del rango de protección de la diferencia longitudinal. Los dos conjuntos de protecciones del transformador principal actuaron correctamente y se aisló la falla.
01
Lógica básica de la protección diferencial
La protección diferencial longitudinal del transformador existente adopta un dispositivo de protección de microcomputadora, y la corriente de cada fase ingresa al dispositivo de protección respectivamente, y la protección diferencial longitudinal se realiza mediante un algoritmo de software. Tomamos una fase como ejemplo para ilustrar el principio básico de la protección diferencial longitudinal.
La corriente diferencial "sentida" por el dispositivo de protección es la suma vectorial de las corrientes secundarias de las dos bobinas. Como se muestra en la Figura 1, cuando el sistema funciona normalmente o tiene un cortocircuito externo, las corrientes secundarias de las dos bobinas son del mismo tamaño y polaridad opuesta, y la corriente diferencial es 0, y la protección no funciona en esta vez. Como se muestra en la Figura 2, cuando ocurre una falla a tierra dentro del rango de protección, las corrientes secundarias son iguales en tamaño y polaridad, y la corriente diferencial es la suma de las corrientes secundarias. Cuando se alcanza el valor diferencial de arranque, la protección actúa.
Sobre la base del método de conexión de bobina secundaria reológica anterior, la protección diferencial longitudinal agrega ajuste de fase, eliminación de corriente de secuencia cero y conversión de amplitud a los vectores de corriente en diferentes lados para formar un método de cálculo de corriente diferencial, y luego introduce el frenado de relación curva característica. Constituyen la lógica básica de la protección.
Tomando el cableado YN-d11 como ejemplo, el diagrama de cableado y el diagrama fasorial de corriente se muestran en la Figura 3. Se puede ver que debido a que hay una diferencia de ángulo de 30° entre los fasores laterales alto y bajo, la suma vectorial de las dos corrientes no es 0 durante el funcionamiento normal y primero se requiere la conversión de fase. Después de la conversión, los lados alto y bajo de la misma fase tienen la misma fase.
Hay dos métodos de conversión de fase, uno se basa en el lado Y, de modo que la fase de corriente del lado d es consistente con la fase de corriente del lado Y, denominada "estrella de ángulo", la protección de estrella de ángulo más común es Narui Jibao RCS-978, etc., la fórmula de conversión es:
El otro se basa en el lado d, de modo que la fase actual del lado Y es consistente con la del lado d, denominado "ángulo de rotación de la estrella". La mayoría de los dispositivos de protección existentes adoptan el método de ángulo de rotación de estrella y la fórmula de conversión es:
El propósito de la eliminación de corriente de secuencia cero es evitar el mal funcionamiento de la protección diferencial longitudinal. Para el cableado YN-d, cuando ocurre una falla a tierra fuera del lado de alto voltaje, la corriente de secuencia cero fluye en el lado Y de alto voltaje, pero no hay corriente de secuencia cero en el lado d de bajo voltaje, y el cero -Las corrientes de secuencia en ambos lados no se pueden equilibrar, por lo que la protección diferencial funcionará mal. En el modo de conversión "ángulo de rotación de la estrella", la diferencia entre las dos corrientes después del cambio de fase en el lado Y ha filtrado la corriente cero, por lo que no es necesario tomar medidas. En el modo de conversión "ángulo a estrella", la compensación de corriente de secuencia cero se realiza en el vector de corriente del lado Y, y la fórmula de compensación es:
Debido a la diferencia en la relación de transformación del transformador y la relación de transformación reológica de cada lado, la amplitud secundaria de la corriente diferencial en cada lado del transformador no puede ser la misma durante la operación normal o falla externa. En este momento, es necesario realizar la conversión de amplitud, tomar el valor actual en un lado como referencia, calcular el coeficiente de equilibrio en el otro lado según el voltaje en ambos lados y la relación reológica, y multiplicar la corriente en el otro lado por el coeficiente de equilibrio, de modo que el cálculo interno del dispositivo Flujo diferencial es 0.
Para mejorar aún más la sensibilidad de acción en caso de fallas internas y evitar de manera confiable la corriente desequilibrada de las fallas externas, la protección diferencial longitudinal adopta un elemento diferencial con una curva característica de frenado de relación. El eje vertical de la curva de frenado de relación es la corriente diferencial, el eje horizontal es la corriente de frenado, la parte superior de la curva es el área de acción y la parte inferior es el área de frenado. Las curvas características existentes se dividen principalmente en dos tipos: tipo de línea discontinua de dos segmentos y tipo de línea discontinua de tres segmentos.
La curva de frenado de relación de línea quebrada de dos segmentos se muestra en la figura izquierda de la Figura 4. La curva puede ser de tipo ABC que pasa por el origen, o de tipo ABD que no pasa por el origen. La mayoría de los dispositivos son de tipo ABC.
La curva de frenado de relación de línea discontinua de tres segmentos se muestra en la figura derecha de la Figura 4, que se puede subdividir en dos tipos, uno es la línea horizontal para el segmento AB y el otro es la línea oblicua para el segmento AB. El equipo con la línea horizontal en la sección AB incluye Guodian Nanzi PST-1200U, ABB's RET-316, Xuji WBH-801 y SEL-387, y el equipo con la línea oblicua en la sección AB incluye Sifang CSC-326, Shenrui PRS -778 y RCS-978 del sur de Suiza.
02
Cómo comprobar la protección diferencial
La verificación de la protección de protección diferencial longitudinal se realiza de acuerdo con la curva característica de frenado de relación, la protección por encima de la curva opera y la protección por debajo de la curva no opera:
1) Elija un punto. Seleccione 3-5 puntos para la verificación de la protección diferencial longitudinal, el primer punto se selecciona en el eje vertical de la Figura 4 para verificar la corriente mínima de operación Iop.min; los puntos segundo y tercero se seleccionan en el punto de inflexión para verificar la corriente del punto de inflexión Ires; además, Elija un punto en cada pendiente para verificar la pendiente.
2) Calcular el valor. Calcule la corriente del valor de puesta en marcha, el coeficiente de equilibrio y el equilibrio de cada lado del transformador; luego calcule la magnitud actual y el ángulo de fase de cada lado de cada punto de control de acuerdo con la curva de frenado de relación del dispositivo.
3) Verificar la curva. Aplique el método variable fijo para fijar una corriente en el punto de control y cambiar el tamaño de la otra corriente, para mover el punto de control hacia arriba y hacia abajo al área de acción y al área de frenado para verificar si el dispositivo de protección funciona correctamente.
03
Componentes auxiliares para protección diferencial
Para hacer que la protección diferencial sea más confiable, la lógica de protección también involucra componentes como arranque, ruptura rápida y bloqueo:
1) Elemento de arranque: La variable de arranque incluye el valor máximo de corriente diferencial trifásica, la cantidad de mutación de corriente, etc. Cuando la variable de arranque es mayor que cualquier valor de arranque, el dispositivo de protección abre la protección diferencial.
2) Elemento diferencial de ruptura rápida: A un nivel alto de corriente de cortocircuito, debido a la saturación del transformador de corriente, el segundo armónico genera un gran par de frenado y el elemento diferencial se niega a moverse. Para evitar el rechazo de la protección, se instala un elemento diferencial de acción rápida en el dispositivo. Cuando la corriente de cortocircuito alcanza 4~10 veces la corriente nominal, el elemento de acción rápida se mueve rápidamente hacia la salida. Además, para evitar una actuación incorrecta de la protección debido a la inconsistencia de las características transitorias de los transformadores de corriente de cada lado cuando hay una gran corriente de cortocircuito, las características relevantes de los transformadores de corriente de cada lado del diferencial la protección del equipo principal, incluidos los transformadores, debe ser consistente (Dieciocho Contramedidas 15.1.10). El lado de alto voltaje del transformador principal No. 2 de una subestación está conectado a la segunda cadena de cableado de 2/3, y esta cadena está conectada a otra línea de enlace; en 2017 ocurrió una falla a tierra monofásica en la fase B del seccionador en la cadena, y dos juegos de protección diferencial para el cuerpo del transformador principal El elemento de ruptura rápida opera para cortar los seccionadores a cada lado del transformador principal; la protección diferencial de corriente de fase dividida en ambos lados de la línea de enlace corta la fase B del interruptor lateral correspondiente, y luego el recierre monofásico tiene éxito.
3) Elemento de bloqueo de entrada emocionante: cuando se cortan el transformador de caída de aire y el cortocircuito fuera del área del transformador, se generará una gran corriente de entrada emocionante. Para evitar que la corriente diferencial provocada por la corriente de irrupción excitante provoque un mal funcionamiento del dispositivo, se configura un elemento de bloqueo de corriente de irrupción para la protección de diferencia longitudinal, utilizando distorsión de forma de onda (forma de onda de corriente diferencial intermitente o asimétrica), identificación de componentes armónicos ( segundo o tercer contenido armónico), identificación difusa identificación de la corriente de irrupción de excitación. Sin embargo, cuando el transformador realmente se lanza desde el aire, especialmente para el primer lanzamiento desde el aire, la protección diferencial seguirá funcionando mal debido a la desmagnetización insuficiente del cuerpo principal, y el contenido armónico de la corriente diferencial lanzada desde el aire puede ser inferior al umbral de bloqueo del componente armónico. Para eliminar fundamentalmente la influencia del magnetismo residual en la carga en vacío del transformador, podemos tomar medidas de desmagnetización y realizar otra carga en vacío, o bajar temporalmente el umbral de bloqueo del segundo armónico para garantizar el funcionamiento normal del transformador principal.
4) Elemento de desconexión del TC: cuando se desconecta la fase secundaria del TC, la corriente diferencial es la corriente de carga de la fase de desconexión y la protección puede funcionar mal. En este momento, la corriente de secuencia cero, los cambios de corriente de fase, la caída repentina anormal del voltaje de fase, etc. pueden usarse para juzgar la desconexión del TC.
5) Elemento de bloqueo de saturación de TI: cuando ocurre una falla externa, la saturación de TI hará que la protección diferencial no funcione correctamente, por lo que el dispositivo de protección está equipado con un elemento de detección de bloqueo de saturación de TI. Cuando el CT está saturado, la corriente diferencial ocurre después de que el CT esté saturado por un período de tiempo, por lo que el dispositivo usa la consistencia de tiempo de la corriente de frenado y la corriente diferencial para juzgar si el CT está saturado. Además, para minimizar el impacto de la saturación de TI en la protección diferencial longitudinal del transformador, transformadores de corriente con factor límite preciso (ALF) y tensión de punto de inflexión nominal más alta (contramedidas de 18 ítems 15.1.12).
Parte 3: Introducción a otras protecciones diferenciales
1.
protección diferencial de lado dividido
La protección diferencial de lado partido es una protección diferencial que toma como objeto a proteger el devanado del lado Y del transformador, y está compuesta por el primer y último TI de los devanados de cada lado según la fase. Tomando como ejemplo el autoacoplamiento fase A de la figura 5, la protección está compuesta por TA1A, TA2a' y TA3A. De acuerdo con la ley de corriente de Kirchhoff, no existe una relación de acoplamiento electromagnético entre las corrientes en ambos extremos, por lo que la protección no requiere elementos de bloqueo de corriente de irrupción, elementos de acción brusca diferencial y elementos de bloqueo de sobreexcitación. Además, el valor fijo de la corriente de operación de la protección diferencial de lado dividido es menor y la sensibilidad es mayor que la de la protección diferencial longitudinal. Pero la desventaja de esta protección es que no puede proteger el cortocircuito entre vueltas.
2.
Protección diferencial de fase partida
La protección diferencial de división de fase es una protección diferencial que toma cada devanado de fase del transformador como objeto protegido y está compuesta por TC a cada lado de cada devanado de fase. ejemplo). Esta protección puede reflejar todas las fallas de una determinada fase del transformador, excepto los cables laterales de baja tensión, pero se requiere un elemento de bloqueo de corriente de irrupción.
3.
Protección diferencial de celda en el lado de baja tensión
Dado que la protección diferencial de división de fase no tiene rango de protección para los cables conductores en el lado de baja tensión, el diferencial de celda se introduce como complemento del diferencial de división de fase. La protección diferencial de la comunidad del lado de baja tensión está compuesta por el TC interno del devanado trifásico bifásico del lado de baja tensión y el TC que refleja la corriente diferencial del devanado bifásico. Elemento de bloqueo de irrupción, pero no responde a fallas de giro a giro.
4.
Protección diferencial de secuencia cero
La protección diferencial de secuencia cero consta de transformadores de corriente de secuencia cero en el lado del punto neutro del transformador y circuitos de secuencia cero de los transformadores de corriente en el lado de estrella del transformador. Las Figuras 6 y 7 son los bucles de corriente cuando ocurren fallas a tierra fuera de la zona y dentro de la zona, respectivamente. Del mismo modo, las corrientes secundarias de esta protección no tienen relación de acoplamiento electromagnético, por lo que el dispositivo de protección no necesita un elemento de bloqueo de corriente de irrupción de excitación o un elemento de bloqueo de sobreexcitación; al mismo tiempo, es más sensible a la falta de puesta a tierra del devanado del transformador. Sin embargo, la protección diferencial de secuencia cero solo puede reflejar la falla a tierra interna del lado de alta y media tensión, y no puede proteger el cortocircuito entre vueltas.
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