Protezione differenziale del trasformatore e altri prodotti di protezione differenziale | CANWIN

Inoltre, ci sono diverse condizioni di lavoro anormali del trasformatore, tra cui principalmente basso livello dell'olio, alta temperatura o pressione dell'olio, alta tensione del punto neutro del trasformatore, sovraccarico, sovracorrente, sovraeccitazione, ecc.

Al fine di monitorare diversi guasti o condizioni di lavoro anomale, abbiamo impostato diverse protezioni, suddivise in protezione principale e protezione di backup, e la protezione principale ha caratteristiche di azione rapida.

Parte 2: Protezione differenziale

La protezione differenziale longitudinale è una delle principali protezioni del trasformatore e la protezione interviene istantaneamente per far scattare gli interruttori su ciascun lato. L'area di protezione è la parte tra i trasformatori di corrente su ciascun lato della protezione differenziale, compreso il corpo del trasformatore, le linee di uscita tra il trasformatore di corrente e il trasformatore. Nel 2017, lo scaricatore sul lato 35kV del trasformatore principale n. 2 di una sottostazione da 220kV ha avuto un flashover di fase AB e il telaio dello scaricatore è stato danneggiato dalla scarica; poiché lo scaricatore da 35 kV si trovava tra il trasformatore reologico e il trasformatore principale sul lato di bassa tensione del trasformatore principale, rientrava nell'intervallo di protezione della differenza longitudinale. Le due serie di protezioni del trasformatore principale hanno agito tutte correttamente e il guasto è stato isolato.

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Logica di base della protezione differenziale

La protezione differenziale longitudinale del trasformatore esistente adotta un dispositivo di protezione del microcomputer e la corrente di ciascuna fase entra rispettivamente nel dispositivo di protezione e la protezione differenziale longitudinale è realizzata dall'algoritmo del software. Prendiamo una fase come esempio per illustrare il principio di base della protezione differenziale longitudinale.

La corrente differenziale "sentita" dal dispositivo di protezione è la somma vettoriale delle correnti secondarie delle due bobine. Come mostrato in Figura 1, quando il sistema funziona normalmente o è in cortocircuito esterno, le correnti secondarie delle due bobine sono uguali per dimensioni e polarità opposta e la corrente differenziale è 0 e la protezione non funziona a questa volta. Come mostrato nella Figura 2, quando si verifica un guasto a terra all'interno dell'intervallo di protezione, le correnti secondarie sono uguali per dimensioni e polarità e la corrente differenziale è la somma delle correnti secondarie. Quando viene raggiunto il valore iniziale del differenziale, la protezione interviene.

Sulla base del metodo di connessione della bobina secondaria reologica di cui sopra, la protezione differenziale longitudinale aggiunge la regolazione di fase, l'eliminazione della corrente a sequenza zero e la conversione dell'ampiezza ai vettori di corrente su lati diversi per formare un metodo di calcolo della corrente differenziale, quindi introduce il rapporto di frenatura curva caratteristica. Costituiscono la logica di base della protezione.

Prendendo come esempio il cablaggio YN-d11, lo schema elettrico e il diagramma dei fasori di corrente sono mostrati nella Figura 3. Si può vedere che poiché c'è una differenza di angolo di 30° tra i fasori lato alto e basso, la somma vettoriale delle due correnti non è 0 durante il normale funzionamento e la conversione di fase è richiesta per prima. Dopo la conversione, i lati alti e bassi della stessa fase hanno la stessa fase.

Esistono due metodi di conversione di fase, uno si basa sul lato Y, in modo che la fase corrente del lato d sia coerente con la fase corrente del lato Y, denominata "stella angolare", la protezione della stella angolare più comune è Narui Jibao RCS-978 ecc., la formula di conversione è:

L'altro è basato sul lato d, in modo che la fase corrente del lato Y sia coerente con quella del lato d, denominata "angolo di rotazione della stella". La maggior parte dei dispositivi di protezione esistenti adotta il metodo dell'angolo di rotazione della stella e la formula di conversione è:

Lo scopo dell'eliminazione della corrente a sequenza zero è prevenire il malfunzionamento della protezione differenziale longitudinale. Per il cablaggio YN-d, quando si verifica un guasto verso terra al di fuori del lato ad alta tensione, la corrente a sequenza zero scorre sul lato Y ad alta tensione, ma non c'è corrente a sequenza zero sul lato d a bassa tensione e il - le correnti di sequenza su entrambi i lati non possono essere bilanciate, quindi la protezione differenziale non funzionerà correttamente . Nella modalità di conversione "angolo di rotazione stella", la differenza tra le due correnti dopo lo sfasamento sul lato Y ha filtrato la corrente zero, quindi non è necessario prendere misure. Nella modalità di conversione "angolo-stella", la compensazione della corrente di sequenza zero viene eseguita sul vettore della corrente sul lato Y e la formula di compensazione è:

A causa della differenza nel rapporto di trasformazione del trasformatore e nel rapporto di trasformazione reologica di ciascun lato, l'ampiezza secondaria della corrente differenziale su ciascun lato del trasformatore non può essere la stessa durante il normale funzionamento o un guasto esterno. A questo punto, è necessario eseguire la conversione dell'ampiezza, prendere come riferimento il valore corrente su un lato, calcolare il coefficiente di equilibrio sull'altro lato in base alla tensione su entrambi i lati e al rapporto reologico e moltiplicare la corrente sull'altro accanto al coefficiente di bilanciamento, in modo che il calcolo interno del dispositivo Differenziale di portata sia 0.

Per migliorare ulteriormente la sensibilità di intervento in caso di guasti interni ed evitare in modo affidabile la corrente sbilanciata di guasti esterni, la protezione differenziale longitudinale adotta un elemento differenziale con curva caratteristica di frenatura a rapporto. L'asse verticale della curva di frenatura del rapporto è la corrente differenziale, l'asse orizzontale è la corrente di frenatura, la parte superiore della curva è l'area di azione e la parte inferiore è l'area di frenatura. Le curve caratteristiche esistenti sono principalmente suddivise in due tipi: tipo a linea spezzata a due segmenti e tipo a linea spezzata a tre segmenti.

La curva di frenatura del rapporto spezzato a due segmenti è mostrata nella figura a sinistra della Figura 4. La curva può essere di tipo ABC che passa per l'origine, oppure di tipo ABD che non passa per l'origine. La maggior parte dei dispositivi sono di tipo ABC.

La curva di frenatura del rapporto a linea spezzata a tre segmenti è mostrata nella figura a destra della Figura 4, che può essere suddivisa in due tipi, uno è la linea orizzontale per il segmento AB e l'altro è la linea obliqua per il segmento AB. L'apparecchiatura con la linea orizzontale nella sezione AB include Guodian Nanzi PST-1200U, RET-316 di ABB, Xuji WBH-801 e SEL-387, e l'apparecchiatura con la linea obliqua nella sezione AB include Sifang CSC-326, Shenrui PRS -778 e RCS-978 della Svizzera meridionale.

02

Come controllare la protezione differenziale

La verifica della protezione della protezione differenziale longitudinale viene eseguita in base alla curva caratteristica del rapporto di frenatura, la protezione sopra la curva è attiva e la protezione sotto la curva non è attiva:

1) Scegli un punto. Selezionare 3-5 punti per la verifica della protezione differenziale longitudinale, il primo punto è selezionato sull'asse verticale di Figura 4 per verificare la corrente minima di funzionamento Iop.min; il secondo ed il terzo punto sono scelti sul punto di flesso per verificare la corrente di punto di flesso Ires; inoltre, scegli un punto su ogni pendenza per verificare la pendenza.

2) Calcolare il valore. Calcolare la corrente del valore di avviamento, il coefficiente di equilibrio e l'equilibrio di ciascun lato del trasformatore; quindi calcolare l'ampiezza corrente e l'angolo di fase di ciascun lato di ciascun punto di controllo in base alla curva di frenatura del rapporto del dispositivo.

3) Verificare la curva. Applicare il metodo della variabile fissa per fissare una corrente nel punto di controllo e modificare la dimensione dell'altra corrente, in modo da spostare il punto di controllo su e giù nell'area di azione e nell'area di frenata per verificare se il dispositivo di protezione funziona correttamente.

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Componenti ausiliari per protezione differenziale

Per rendere più affidabile la protezione differenziale, la logica di protezione coinvolge anche componenti quali start, quick break e lock:

1) Elemento iniziale: la variabile iniziale include il valore massimo della corrente differenziale trifase, l'entità della mutazione di corrente, ecc. Quando la variabile iniziale è maggiore di qualsiasi valore iniziale, il dispositivo di protezione apre la protezione differenziale.

2) Elemento ad interruzione rapida differenziale: Ad un livello di corrente di cortocircuito elevato, a causa della saturazione del trasformatore di corrente, la seconda armonica genera una coppia frenante enorme e l'elemento differenziale si rifiuta di muoversi. Per evitare il rifiuto della protezione, nel dispositivo è installato un elemento ad azione rapida differenziale. Quando la corrente di cortocircuito raggiunge 4~10 volte la corrente nominale, l'elemento ad azione rapida si sposta rapidamente verso la presa. Inoltre, al fine di evitare un'errata azione della protezione dovuta all'incoerenza delle caratteristiche transitorie dei trasformatori amperometrici su ciascun lato in presenza di una grande corrente di cortocircuito, le relative caratteristiche dei trasformatori amperometrici su ciascun lato del differenziale la protezione delle apparecchiature principali, inclusi i trasformatori, dovrebbe essere coerente (diciotto contromisure 15.1.10). Il lato ad alta tensione del trasformatore principale n. 2 di una sottostazione è collegato alla seconda stringa di cablaggio 2/3 e questa stringa è collegata a un'altra linea di collegamento; nel 2017 si è verificato un guasto a terra monofase sulla fase B dell'interruttore della stringa e due serie di protezioni differenziali per il corpo del trasformatore principale L'elemento ad interruzione rapida interviene per interrompere gli interruttori su ciascun lato del trasformatore principale; la protezione differenziale di corrente bifase su entrambi i lati della linea di collegamento interrompe la fase B dell'interruttore laterale corrispondente, quindi la richiusura monofase riesce.

3) Eccitante elemento di blocco della corrente di spunto: quando il trasformatore airdrop e il cortocircuito all'esterno dell'area del trasformatore vengono interrotti, verrà generata un'enorme corrente di spunto eccitante. Per evitare che la corrente differenziale causata dalla corrente di spunto di eccitazione provochi il malfunzionamento del dispositivo, viene predisposto un elemento di blocco della corrente di spunto per la protezione della differenza longitudinale, utilizzando la distorsione della forma d'onda (forma d'onda della corrente differenziale intermittente o asimmetrica), l'identificazione delle componenti armoniche ( contenuto di seconda o terza armonica), identificazione fuzzy identificazione della corrente di spunto di eccitazione. Tuttavia, quando il trasformatore viene effettivamente sganciato, soprattutto per il primo sgancio, la protezione differenziale continuerà a non funzionare correttamente a causa dell'insufficiente smagnetizzazione del corpo principale e il contenuto armonico della corrente differenziale sganciata potrebbe essere inferiore alla soglia di blocco della componente armonica. Per eliminare radicalmente l'influenza del magnetismo residuo sulla carica a vuoto del trasformatore, possiamo adottare misure di smagnetizzazione ed eseguire un'altra carica a vuoto, oppure abbassare temporaneamente la soglia di blocco della seconda armonica per garantire il normale funzionamento del trasformatore principale.

4) Elemento di sezionamento TA: Quando la fase secondaria del TA è disconnessa, la corrente differenziale è la corrente di carico della fase di sezionamento e la protezione potrebbe non funzionare correttamente. In questo momento, la corrente di sequenza zero, i cambiamenti di corrente di fase, l'improvviso calo anomalo della tensione di fase, ecc. possono essere utilizzati per giudicare la disconnessione del TA.

5) Elemento di blocco della saturazione TA: quando si verifica un guasto esterno, la saturazione del TA causerà il malfunzionamento della protezione differenziale, pertanto il dispositivo di protezione è dotato di un elemento di rilevamento del blocco della saturazione del TA. Quando il TA è saturo, la corrente differenziale si verifica dopo che il TA è stato saturato per un periodo di tempo, quindi il dispositivo utilizza la coerenza temporale della corrente di frenatura e della corrente differenziale per giudicare se il TA è saturo. Inoltre, al fine di ridurre al minimo l'impatto della saturazione dei TA sulla protezione differenziale longitudinale del trasformatore, trasformatori di corrente con fattore limite accurato (ALF) e tensione del punto di inflessione nominale più elevata (18 contromisure punto 15.1.12).

Parte 3: Introduzione ad altre protezioni differenziali

1.

protezione differenziale laterale divisa

La protezione differenziale split-side è una protezione differenziale che prende come oggetto protetto l'avvolgimento lato Y del trasformatore ed è composta dal primo e dall'ultimo TA degli avvolgimenti su ciascun lato in base alla fase. Prendendo come esempio la fase di autoaccoppiamento A in figura 5, la protezione è composta da TA1A, TA2a' e TA3A. Secondo l'attuale legge di Kirchhoff, non esiste alcuna relazione di accoppiamento elettromagnetico tra le correnti alle due estremità, quindi la protezione non richiede elementi di blocco della corrente di spunto, elementi di scatto differenziale ed elementi di blocco della sovraeccitazione. Inoltre, il valore fisso della corrente operativa della protezione differenziale split-side è inferiore e la sensibilità è superiore a quella della protezione differenziale longitudinale. Ma lo svantaggio di questa protezione è che non può proteggere il cortocircuito tra le spire.

2.

Protezione differenziale di fase divisa

La protezione differenziale a divisione di fase è una protezione differenziale che considera ogni avvolgimento di fase del trasformatore come oggetto protetto ed è composta da TA su ciascun lato di ciascun avvolgimento di fase. esempio). Questa protezione può riflettere tutti i guasti di una determinata fase del trasformatore ad eccezione dei conduttori laterali a bassa tensione, ma è necessario un elemento di blocco della corrente di spunto.

3.

Protezione differenziale delle celle lato bassa tensione

Poiché la protezione differenziale a divisione di fase non ha campo di protezione per i conduttori sul lato a bassa tensione, il differenziale di cella viene introdotto come supplemento al differenziale a divisione di fase. La protezione differenziale della comunità lato bassa tensione è composta dal TA interno dell'avvolgimento triangolare bifase lato bassa tensione e dal TA che riflette la corrente differenziale dell'avvolgimento bifase. Elemento di blocco della corrente di spunto, ma non risponde ai guasti turn-to-turn.

4.

Protezione differenziale a sequenza zero

La protezione differenziale omopolare è costituita da trasformatori di corrente omopolari sul lato del punto neutro del trasformatore e da circuiti omopolari dei trasformatori di corrente sul lato a stella del trasformatore. Le figure 6 e 7 sono gli anelli di corrente quando i guasti a terra si verificano rispettivamente all'esterno e all'interno della zona. Allo stesso modo, le correnti secondarie di questa protezione non hanno alcuna relazione di accoppiamento elettromagnetico, quindi il dispositivo di protezione non necessita di un elemento di blocco della corrente di spunto di eccitazione o di un elemento di blocco della sovraeccitazione; allo stesso tempo è più sensibile al guasto a terra dell'avvolgimento del trasformatore. Tuttavia, la protezione differenziale a sequenza zero può solo riflettere il guasto a terra interno del lato alta e media tensione e non può proteggere il cortocircuito tra le spire.

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