Canwin est une société professionnelle de transformateurs de puissance et de fabricants de transformateurs électriques
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Canwin est une société professionnelle de transformateurs de puissance et de fabricants de transformateurs électriques
Les défauts du transformateur peuvent être divisés en défauts internes et en défauts externes.
Les défauts internes du transformateur font référence aux défauts qui se produisent dans le réservoir d'huile du transformateur, y compris le court-circuit entre phases de chaque enroulement, le court-circuit entre spires de l'enroulement, le défaut de court-circuit entre l'enroulement et le noyau de fer, le défaut de mise à la terre monophasé de enroulement monophasé ou fil de sortie traversant l'enveloppe, défaut de déconnexion de l'enroulement, etc. Les défauts externes du transformateur se réfèrent à divers défauts qui se produisent sur la traversée isolante externe du réservoir d'huile du transformateur et ses fils de sortie, y compris les courts-circuits à la terre et les courts-circuits phase à phase entre les fils de sortie causés par un contournement ou des traversées isolantes cassées.
En outre, il existe plusieurs conditions de fonctionnement anormales du transformateur, notamment un faible niveau d'huile, une température ou une pression d'huile élevée, une tension de point neutre élevée du transformateur, une surcharge, une surintensité, une surexcitation, etc.
Afin de surveiller différents défauts ou conditions de travail anormales, nous avons mis en place différentes protections, qui sont divisées en protection principale et protection de secours, et la protection principale a des caractéristiques d'action rapide.
Partie 2 : Protection différentielle
La protection différentielle longitudinale est l'une des principales protections du transformateur, et la protection fonctionne instantanément pour déclencher les interrupteurs de chaque côté. La zone de protection est la partie entre les transformateurs de courant de chaque côté de la protection différentielle, y compris le corps du transformateur, les lignes de sortie entre le transformateur de courant et le transformateur. En 2017, le parafoudre du côté 35 kV du transformateur principal n° 2 d'une sous-station de 220 kV a subi un contournement de phase AB et le châssis du parafoudre a été endommagé par décharge ; comme le parafoudre de 35 kV était situé entre le transformateur rhéologique et le transformateur principal du côté basse tension du transformateur principal, il se trouvait dans la plage de protection de la différence longitudinale. Les deux ensembles de protections du transformateur principal ont tous agi correctement et le défaut a été isolé.
01
Logique de base de la protection différentielle
La protection différentielle longitudinale du transformateur existant adopte un dispositif de protection à micro-ordinateur, et le courant de chaque phase entre respectivement dans le dispositif de protection, et la protection différentielle longitudinale est réalisée par un algorithme logiciel. Nous prenons une phase comme exemple pour illustrer le principe de base de la protection différentielle longitudinale.
Le courant différentiel "ressenti" par le dispositif de protection est la somme vectorielle des courants secondaires des deux bobines. Comme le montre la figure 1, lorsque le système fonctionne normalement ou est court-circuité à l'extérieur, les courants secondaires des deux bobines sont de même taille et de polarité opposée, et le courant différentiel est de 0, et la protection ne fonctionne pas à cette fois. Comme le montre la figure 2, lorsqu'un défaut à la terre se produit dans la plage de protection, les courants secondaires sont égaux en taille et en polarité, et le courant différentiel est la somme des courants secondaires. Lorsque la valeur de démarrage différentiel est atteinte, la protection s'active.
Sur la base de la méthode de connexion de bobine secondaire rhéologique ci-dessus, la protection différentielle longitudinale ajoute un réglage de phase, une élimination de courant homopolaire et une conversion d'amplitude aux vecteurs de courant de différents côtés pour former une méthode de calcul de courant différentiel, puis introduit le rapport de freinage courbe caractéristique. Constituent la logique de base de la protection.
En prenant le câblage YN-d11 comme exemple, le schéma de câblage et le schéma de phaseur de courant sont illustrés à la figure 3. On peut voir qu'en raison d'une différence d'angle de 30 ° entre les phaseurs côté haut et bas, la somme vectorielle des deux courants n'est pas 0 pendant le fonctionnement normal et la conversion de phase est requise en premier. Après la conversion, les côtés haut et bas de la même phase ont la même phase.
Il existe deux méthodes de conversion de phase, l'une est basée sur le côté Y, de sorte que la phase de courant côté d soit cohérente avec la phase de courant côté Y, appelée "étoile d'angle", la protection d'étoile d'angle la plus courante est Narui Jibao RCS-978 etc., la formule de conversion est :
L'autre est basé sur le côté d, de sorte que la phase actuelle du côté Y soit cohérente avec celle du côté d, appelée "angle de rotation en étoile". La plupart des dispositifs de protection existants adoptent la méthode de l'angle de rotation en étoile, et la formule de conversion est :
Le but de l'élimination du courant homopolaire est d'empêcher un mauvais fonctionnement de la protection différentielle longitudinale. Pour le câblage YN-d, lorsqu'un défaut à la terre se produit à l'extérieur du côté haute tension, le courant homopolaire circule du côté haute tension Y, mais il n'y a pas de courant homopolaire du côté basse tension d, et le zéro -les courants de séquence des deux côtés ne peuvent pas être équilibrés, de sorte que la protection différentielle fonctionnera mal . Dans le mode de conversion "angle de rotation en étoile", la différence entre les deux courants après le déphasage du côté Y a filtré le courant nul, donc aucune mesure ne doit être prise. Dans le mode de conversion "angle-étoile", la compensation de courant homopolaire est effectuée sur le vecteur de courant côté Y, et la formule de compensation est :
En raison de la différence du rapport de transformation du transformateur et du rapport de transformation rhéologique de chaque côté, l'amplitude secondaire du courant différentiel de chaque côté du transformateur ne peut pas être la même en fonctionnement normal ou en cas de défaut externe. À ce moment, il est nécessaire d'effectuer une conversion d'amplitude, de prendre la valeur du courant d'un côté comme référence, de calculer le coefficient d'équilibre de l'autre côté en fonction de la tension des deux côtés et du rapport rhéologique, et de multiplier le courant de l'autre côté par le coefficient d'équilibre, de sorte que le calcul interne du débit différentiel de l'appareil soit égal à 0.
Afin d'améliorer encore la sensibilité d'action en cas de défauts internes et d'éviter de manière fiable le courant déséquilibré des défauts externes, la protection différentielle longitudinale adopte un élément différentiel avec une courbe caractéristique de freinage de rapport. L'axe vertical de la courbe de freinage du rapport est le courant différentiel, l'axe horizontal est le courant de freinage, la partie supérieure de la courbe est la zone d'action et la partie inférieure est la zone de freinage. Les courbes caractéristiques existantes sont principalement divisées en deux types : le type à ligne brisée à deux segments et le type à ligne brisée à trois segments.
La courbe de freinage du rapport en ligne brisée à deux segments est illustrée dans la figure de gauche de la figure 4. La courbe peut être de type ABC qui passe par l'origine ou de type ABD qui ne passe pas par l'origine. La plupart des appareils sont de type ABC.
La courbe de freinage du rapport en ligne brisée à trois segments est illustrée dans la figure de droite de la figure 4, qui peut être subdivisée en deux types, l'un est la ligne horizontale pour le segment AB et l'autre est la ligne oblique pour le segment AB. L'équipement avec la ligne horizontale dans la section AB comprend Guodian Nanzi PST-1200U, RET-316 d'ABB, Xuji WBH-801 et SEL-387, et l'équipement avec la ligne oblique dans la section AB comprend Sifang CSC-326, Shenrui PRS -778 et RCS-978 de la Suisse méridionale.
02
Comment vérifier la protection différentielle
La vérification de la protection de la protection différentielle longitudinale est effectuée selon la courbe caractéristique de freinage du rapport, la protection au-dessus de la courbe fonctionne et la protection au-dessous de la courbe ne fonctionne pas :
1) Choisissez un point. Sélectionnez 3 à 5 points pour la vérification de la protection différentielle longitudinale, le premier point est sélectionné sur l'axe vertical de la Figure 4 pour vérifier le courant de fonctionnement minimum Iop.min ; les deuxième et troisième points sont sélectionnés sur le point d'inflexion pour vérifier le courant de point d'inflexion Ires ; en outre, choisissez un point sur chaque pente pour vérifier la pente.
2) Calculez la valeur. Calculez le courant de valeur de démarrage, le coefficient d'équilibre et l'équilibre de chaque côté du transformateur ; puis calculez l'amplitude du courant et l'angle de phase de chaque côté de chaque point de contrôle en fonction de la courbe de freinage du rapport de l'appareil.
3) Vérifiez la courbe. Appliquez la méthode de la variable fixe pour fixer un courant dans le point de contrôle et modifier la taille de l'autre courant, de manière à déplacer le point de contrôle de haut en bas vers la zone d'action et la zone de freinage pour vérifier si le dispositif de protection fonctionne correctement.
03
Composants auxiliaires pour la protection différentielle
Afin de fiabiliser la protection différentielle, la logique de protection implique également des composants tels que le démarrage, l'arrêt rapide et le verrouillage :
1) Élément de démarrage : la variable de démarrage comprend la valeur maximale du courant différentiel triphasé, la quantité de mutation de courant, etc. Lorsque la variable de démarrage est supérieure à toute valeur de démarrage, le dispositif de protection ouvre la protection différentielle.
2) Elément différentiel à coupure rapide : A un niveau de courant de court-circuit élevé, du fait de la saturation du transformateur de courant, la deuxième harmonique génère un énorme couple de freinage et l'élément différentiel refuse de bouger. Afin d'éviter le refus de la protection, un élément différentiel à action rapide est installé dans l'appareil. Lorsque le courant de court-circuit atteint 4 à 10 fois le courant nominal, l'élément à action rapide se déplace rapidement vers la prise. De plus, afin d'éviter une action incorrecte de la protection due à l'incohérence des caractéristiques transitoires des transformateurs de courant de chaque côté en cas de courant de court-circuit important, les caractéristiques pertinentes des transformateurs de courant de chaque côté du différentiel la protection de l'équipement principal, y compris les transformateurs, doit être cohérente (dix-huit contre-mesures 15.1.10). Le côté haute tension du transformateur principal n ° 2 d'une sous-station est connecté à la deuxième chaîne de câblage 2/3, et cette chaîne est connectée à une autre ligne de liaison; en 2017, un défaut à la terre monophasé s'est produit sur la phase B de l'interrupteur dans la chaîne, et deux ensembles de protection différentielle pour le corps du transformateur principal L'élément de coupure rapide fonctionne pour couper les interrupteurs de chaque côté du transformateur principal ; la protection différentielle de courant en phase divisée des deux côtés de la ligne de raccordement coupe la phase B de l'interrupteur latéral correspondant, puis le réenclenchement monophasé réussit.
3) Élément de blocage d'appel excitant : lorsque le transformateur de goutte d'air et le court-circuit à l'extérieur de la zone du transformateur sont coupés, un énorme courant d'appel excitant sera généré. Afin d'empêcher le courant différentiel causé par le courant d'appel d'excitation de provoquer un dysfonctionnement de l'appareil, un élément de blocage du courant d'appel est mis en place pour la protection de différence longitudinale, en utilisant la distorsion de la forme d'onde (forme d'onde de courant différentiel intermittent ou asymétrique), l'identification des composants harmoniques ( contenu de deuxième ou troisième harmonique), identification floue identification du courant d'appel d'excitation. Cependant, lorsque le transformateur est réellement largué, en particulier pour le premier largage, la protection différentielle fonctionnera toujours mal en raison d'une démagnétisation insuffisante du corps principal, et le contenu harmonique du courant différentiel largué peut être inférieur au seuil de blocage des composants harmoniques. Afin d'éliminer fondamentalement l'influence du magnétisme résiduel sur la charge à vide du transformateur, nous pouvons prendre des mesures de démagnétisation et effectuer une autre charge à vide, ou abaisser temporairement le seuil de blocage de la deuxième harmonique pour assurer le fonctionnement normal du transformateur principal.
4) Élément de déconnexion du TC : Lorsque la phase secondaire du TC est déconnectée, le courant différentiel est le courant de charge de la phase de déconnexion et la protection peut mal fonctionner. À ce moment, le courant homopolaire, les changements de courant de phase, la chute soudaine anormale de la tension de phase, etc. peuvent être utilisés pour juger de la déconnexion du TC.
5) Elément de blocage de la saturation des TC : Lorsqu'un défaut externe survient, la saturation des TC entraînera un dysfonctionnement de la protection différentielle, la protection est donc équipée d'un élément de détection de blocage de la saturation des TC. Lorsque le TC est saturé, le courant différentiel se produit après que le TC est saturé pendant un certain temps, de sorte que l'appareil utilise la cohérence temporelle du courant de freinage et du courant différentiel pour déterminer si le TC est saturé. De plus, afin de minimiser l'impact de la saturation des TC sur la protection différentielle longitudinale du transformateur, transformateurs de courant avec facteur de limite précis (ALF) et tension de point d'inflexion nominale plus élevée (18 contre-mesures 15.1.12).
Partie 3 : Introduction aux autres protections différentielles
1.
protection différentielle à deux côtés
La protection différentielle du côté divisé est une protection différentielle qui prend l'enroulement du côté Y du transformateur comme objet protégé et est composée des premier et dernier TC des enroulements de chaque côté en fonction de la phase. En prenant la phase d'auto-couplage A de la Figure 5 comme exemple, la protection est composée de TA1A, TA2a' et TA3A. Selon la loi actuelle de Kirchhoff, il n'y a pas de relation de couplage électromagnétique entre les courants aux deux extrémités, de sorte que la protection ne nécessite pas d'éléments de blocage de courant d'appel, d'éléments à action instantanée différentielle et d'éléments de blocage de surexcitation. De plus, la valeur fixe du courant de fonctionnement de la protection différentielle du côté divisé est inférieure et la sensibilité est supérieure à celle de la protection différentielle longitudinale. Mais l'inconvénient de cette protection est qu'elle ne protège pas des courts-circuits inter-spires.
2.
Protection différentielle phase auxiliaire
La protection différentielle à séparation de phase est une protection différentielle qui prend chaque enroulement de phase du transformateur comme objet protégé et est composée de TC de chaque côté de chaque enroulement de phase. Exemple). Cette protection peut refléter tous les défauts d'une certaine phase du transformateur, à l'exception des conducteurs du côté basse tension, mais un élément de blocage du courant d'appel est requis.
3.
Protection différentielle des cellules côté basse tension
Etant donné que la protection différentielle à séparation de phase n'a pas de plage de protection pour les fils conducteurs du côté basse tension, le différentiel de cellule est introduit en complément du différentiel à séparation de phase. La protection différentielle de la communauté côté basse tension est composée du TC interne de l'enroulement biphasé triangulaire côté basse tension et du TC reflétant le courant différentiel de l'enroulement diphasé. Élément de blocage d'appel, mais ne répond pas aux défauts entre spires.
4.
Protection différentielle homopolaire
La protection différentielle homopolaire se compose de transformateurs de courant homopolaires côté point neutre du transformateur et de circuits homopolaires des transformateurs de courant côté étoile du transformateur. Les figures 6 et 7 sont les boucles de courant lorsque des défauts à la terre se produisent à l'extérieur de la zone et à l'intérieur de la zone, respectivement. De même, les courants secondaires de cette protection n'ont pas de relation de couplage électromagnétique, de sorte que le dispositif de protection n'a pas besoin d'élément de blocage de courant d'appel d'excitation ou d'élément de blocage de surexcitation ; en même temps, il est plus sensible au défaut de mise à la terre de l'enroulement du transformateur. Cependant, la protection différentielle homopolaire ne peut refléter que le défaut à la terre interne du côté haute et moyenne tension et ne peut pas protéger le court-circuit entre spires.
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