Canwinはプロの電力変圧器会社および電気変圧器メーカーです
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Canwinはプロの電力変圧器会社および電気変圧器メーカーです
変圧器は、連続動作中の静的デバイスであり、動作中の信頼性が比較的高く、故障の可能性が低くなります。しかし、変圧器の多くは屋外に設置され、運転中の負荷や電力系統の短絡事故の影響を受けるため、運転中にはさまざまな故障や異常事態が発生することは避けられません。
1.変圧器のよくある故障と異常
変圧器の故障は、内部故障と外部故障に分けることができます。
内部故障とは、ケース内部で発生する故障のことで、巻線の相間短絡故障、一相巻線のターン間短絡故障、巻線と鉄心間の短絡故障、断線などがあります。巻線の不具合。
外部故障とは、変圧器の外部リード線間のさまざまな相間短絡故障、およびリード線の絶縁ブッシングがボックス シェルを貫通するときに発生する単相地絡故障を指します。
変圧器の故障は大変危険です。特に内部故障が発生すると、短絡電流によって発生する高温アークにより、変圧器巻線の絶縁体と鉄心が焼損するだけでなく、変圧器油が分解されて大量のガスが発生します。変圧器シェルの変形や爆発さえ引き起こします。したがって、変圧器が故障した場合は遮断する必要があります。
変圧器の異常状態には、主に過負荷、オイルレベルの低下、外部短絡による過電流、動作中の変圧器の油温上昇、巻線温度の上昇、変圧器圧力の上昇、および冷却システムの故障が含まれます。変圧器が異常な動作状態にある場合、アラーム信号を出す必要があります。
2. 変圧器保護の構成
短絡故障の主な保護: 主に縦方向の差動保護、重ガス保護など。
短絡障害のバックアップ保護: 主に複合電圧遮断過電流保護、ゼロシーケンス (方向) 過電流保護、低インピーダンス保護など。
異常運転保護：主に過負荷保護、過励磁保護、軽ガス保護、中性点ギャップ保護、温度油面、冷却系統故障保護などを含みます。
3. 非電気保護
油、ガス、変圧器の温度などの非電気量を使用した変圧器保護は、非電気保護と呼ばれます。主に、ガス保護、圧力保護、温度保護、オイルレベル保護、クーラー完全停止保護が含まれます。非電気保護は、サイトのニーズに応じて、トリップまたはレターの送信に作用します。
(1) ガス保護
変圧器内部で故障が発生すると、短絡電流と短絡点でのアークの作用により、変圧器内部で大量のガスが発生し、変圧器の油流速度が加速されます。ガスとオイルの流れを利用して実現する保護をガス保護と呼びます。
軽ガス保護：変圧器内部に軽微な故障や異常が発生すると、故障箇所が部分的に過熱し、油の一部が膨張し、油中のガスが気泡となってガスリレーに入り、軽ガス保護が作動して軽いガス信号を送ります。
重ガス保護：変圧器油タンクに重大な障害が発生すると、障害電流が大きくなり、アークにより大量の変圧器油が分解され、大量のガスと油の流れが発生します。衝撃バッフルは、ヘビー ガス リレー保護作用を行い、ヘビー ガス信号を送信し、アウトレットを作動させます。トランスを取り外します。
ヘビーガス保護は、オイルタンクの内部障害に対する主な保護であり、変圧器内部のさまざまな障害を反映できます。変圧器に少数の巻線間短絡が発生した場合、事故電流が大きいにもかかわらず、差動保護で発生する差動電流が大きくならず、差動保護が動作しない場合があります。したがって、変圧器の内部障害については、重いガス保護に頼って障害を取り除く必要があります。
(2) 圧力保護
圧力保護は、変圧器タンクの内部障害に対する主要な保護でもあります。変圧器油の圧力に対応するために使用される、圧力リリーフと圧力急変保護が含まれています。
(3) 温度と油面の保護
変圧器の温度が警告値まで上昇すると、温度保護がアラーム信号を送信し、スタンバイ クーラーを起動します。
変圧器の油漏れやその他の原因で油面が低下した場合、油面保護が作動し、警報信号を発します。
(4) クーラー全停止保護
運転中の変圧器冷却器が完全に停止すると、変圧器の温度が上昇します。時間内に処理しないと、トランス巻線の絶縁が損傷する可能性があります。したがって、変圧器の動作中にクーラーが完全に停止すると、保護はアラーム信号を送信し、長い遅延の後に変圧器を遮断します。
4. 差動保護
変圧器差動保護は、変圧器の電気量の主な保護であり、その保護範囲は両側の変流器で囲まれた部分です。この範囲内で巻線の相間短絡や巻線間短絡などの故障が発生した場合、差動保護が動作する必要があります。
変圧器の差動保護の原理については、以前に詳しく説明しましたが、それを必要とする友人は、歴史的記録 6、7、および 8 の関連コンテンツを確認できます。これについては詳しく説明しません。ここでは、単に追加します。励磁突入電流に関するいくつかの概念。
(1) 変圧器の励磁突入電流
トランスを空中落下させたときに発生する励磁電流を励磁突入電流と呼びます。突入電流の大きさは、変圧器の構造、投入角度、容量、投入前の残留磁気などに関係します。測定によると、変圧器が空中落下すると、鉄心の飽和による励磁突入電流が非常に大きく、通常は定格電流の 2 ～ 6 倍になり、最大で 8 倍以上になることがあります。励磁突入電流は充電側のトランスのみに流れるため、差動回路に大きな差動電流が発生し、差動保護が誤動作します。
励磁突入電流には次の特性があります。突入電流の値は非常に大きく、明らかな非周期成分が含まれています。 b.波形は尖っていて断続的です。 c.明らかな高次高調波成分、特に 2 次高調波成分が含まれています。明らかに; d、励磁突入電流が減衰します。
突入電流の上記の特性によると、突入電流によって引き起こされる変圧器の差動保護の誤動作を防ぐために、プロジェクトでは3つの原則が使用されています。高い第2高調波含有量、非対称波形、および大きな波形不連続角度を実現することです。差動保護のブロック。
(2) 2次高調波制動原理
2 次高調波制動の本質は、差動電流の 2 次高調波成分を使用して、差動電流が事故電流か励磁突入電流かを判断することです。 2次高調波成分と基本波成分の割合が一定値(通常20%)以上になると励磁突入電流による差動電流と判断し、差動保護を遮断します。
したがって、2 次高調波制動率が大きいほど、基本波に含まれる 2 次高調波電流を許容することになり、制動効果が悪化します。
(3) 差動速断保護
変圧器内部で重大な故障が発生し、大きな故障電流により CT が飽和すると、CT の 2 次電流にも多くの高調波成分が含まれます。以上のことから、2次高調波ブレーキによる差動保護が発生する可能性があります。アクションをブロックまたは遅延します。これはトランスに深刻な損傷を与えます。この問題を解決するために、通常、差動クイック ブレーク保護が設定されます。
ディファレンシャル クイック ブレーク エレメントは、実際には、縦方向のディファレンシャル保護用の高価値のディファレンシャル エレメントです。一般的な微分素子とは異なり、微分電流の実効値を反映します。微分電流の波形や高調波成分の大きさに関係なく、微分電流の実効値が微分急制動の設定値（通常は微分保護の設定値より高い）を超えていれば、励磁せずに変圧器を遮断するようにすぐに行動してください。突入電流などの基準の遮断。
以下は、変圧器のバックアップ保護を紹介します
変圧器のバックアップ保護構成には多くの種類があります。この号では、主に 2 種類のバックアップ保護を紹介します。複雑な電圧遮断過電流保護と変圧器の接地保護です。
1. 複雑な圧力ロックアウトのための過電流保護
複雑な電圧遮断過電流保護は、大規模および中規模の変圧器の相間短絡障害に対するバックアップ保護です。過電流保護が感度要件を満たすことができない昇圧トランス、システム接点トランス、および降圧トランスに適しています。逆相電圧と低電圧で構成される合成電圧は、保護範囲内のさまざまな障害を反映することができ、過電流保護の設定値を減らし、感度を向上させます。
複合電圧過電流保護は、複合電圧要素、過電流要素、および時間要素で構成されます。保護の入力電流は変圧器自側のCTの二次三相電流であり、入力電圧は変圧器の自側または他側のPTの二次三相電圧です。マイクロコンピュータ保護のために、この側の電圧をソフトウェアを介して他の側に提供することができます。これにより、いずれかの側の PT がオーバーホールされた場合でも、いずれかの側の過電流保護を使用できるようになります。アクション ロジックを次の図に示します。
2.変圧器の接地保護
大型および中型変圧器の接地短絡障害のバックアップ保護には、通常、ゼロシーケンス過電流保護、ゼロシーケンス過電圧保護、ギャップ保護などが含まれます。以下は、3 つの異なる接地方法に基づく簡単な紹介です。ニュートラルポイント。
(1) 中性点が直接接地されている
中性点が直接接地されている電圧110kV以上の変圧器の場合、地絡に応答するゼロシーケンス電流保護を大電流接地システムの側に取り付ける必要があります。ハイサイドとミディアムサイドの両方で直接接地されているトランスの場合、ゼロシーケンス電流保護には方向が必要であり、その方向は両側のバスバーを指す必要があります。
ゼロ シーケンス電流保護の原理は、ライン ゼロ シーケンス保護の原理と似ています。第 30 号を参照してください。ゼロ シーケンス電流は、中性点 CT の二次電流から取得するか、自己生成することができます。ローカル側の CT の 2 次三相電流によって。方向素子に接続されたゼロシーケンス電圧は、ローカル側の PT のオープン トライアングル電圧から取得するか、ローカル側の 2 次三相電圧によって自己生成することができます。マイコン保護装置は、主に自作方式が採用されています。
大型の 3 巻線トランスの場合、3 段階のゼロ シーケンス電流保護を使用できます。このうち、Ⅰ節とⅡ節は方向性があり、Ⅲ節は方向性がありません。各セクションには一般に 2 レベルの遅延があり、短い遅延 (バス カプラーまたはバーのメイン側のスイッチをジャンプ) で障害範囲が狭められ、長い遅延 (ジャンピング) で変圧器が遮断されます。三面スイッチ）。具体的な保護構成は、実際の状況に応じて決定されます。
図に示すように、ゼロ シーケンス方向電流保護の I または II セクションが動作した後、最初に短い遅延 t1 または t3 の後にこちら側のバス カプラーまたはスイッチをジャンプして、障害の範囲を縮小します。障害がまだある場合は、遅延 t2 または t4 の時間が経過した後、3 側スイッチをジャンプして変圧器を遮断します。セクション III には方向性がなく、トランスは遅延の直後に遮断されます。
(2) 中性点が接地されていない
ゼロシーケンス電流はトランスの中性点を通過してゼロシーケンス回路を形成します。ただし、すべての変圧器の中性点が接地されている場合、接地点での短絡電流は各変圧器に分流され、ゼロシーケンス過電流保護の感度が低下します。そのため、零相電流を一定の範囲内に抑えるために、中性点を接地して運転する変圧器の台数に規制があります。
接地なしで動作する変圧器の場合、ゼロシーケンス電圧保護を構成して、地絡時の障害点でのギャップアークによって引き起こされる変圧器への過電圧損傷を防ぐ必要があります。
完全絶縁変圧器の中性点の絶縁レベルが高いため、システムで地絡が発生すると、ゼロシーケンス電流保護はまず中性点が接地された状態で変圧器を遮断し、障害がまだ存在する場合、変圧器を接地せずに中性点を遮断するためのゼロシーケンス電圧保護があります。
(3) 中性点は放電ギャップを介して接地
超高圧変圧器はすべて半絶縁変圧器であり、中性点コイルの対地絶縁は他の部分に比べて弱いです。中性点絶縁は故障しやすい。したがって、ギャップ保護を構成する必要があります。
ギャップ保護の機能は、中性点非接地変圧器の中性点の絶縁安全を保護することです。
図のようにトランスの中性点と大地間にブレークダウンギャップを設けてください。接地遮断スイッチを閉じると、変圧器は直接接地され、ゼロシーケンス過電流保護が使用されます。接地分離スイッチが切断されると、トランスはギャップを介して接地され、ギャップ保護に入ります。
トランスの中性点に流れるギャップ電流 3I0 と母線 PT 開放三角電圧 3U0 を基準としてギャップ保護を実現します。
故障により中性点が上昇すると、ギャップが破壊され、大きなギャップ電流 3I0 が発生します。この時、ギャップ保護が作動し、遅れてトランスが遮断されます。また、系統に地絡事故が発生すると、中性点接地変圧器のゼロシーケンス保護が作動し、中性点接地変圧器が先に遮断されます。システムが接地点を失った後、障害がまだ存在する場合、バス PT のオープン トライアングル電圧 3U0 は非常に大きくなり、この時点でギャップ保護も動作します。
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