Proteção diferencial de transformadores e outras proteções diferenciais Produtos | PODE GANHAR

Além disso, existem várias condições anormais de trabalho do transformador, incluindo principalmente baixo nível de óleo, alta temperatura ou pressão do óleo, alta tensão do ponto neutro do transformador, sobrecarga, sobrecorrente, sobreexcitação, etc.

Para monitorar diferentes falhas ou condições anormais de trabalho, configuramos diferentes proteções, que são divididas em proteção principal e proteção de backup, e a proteção principal possui características de ação rápida.

Parte 2: Proteção diferencial

A proteção diferencial longitudinal é uma das principais proteções do transformador, e a proteção opera instantaneamente para acionar as chaves de cada lado. A área de proteção é a parte entre os transformadores de corrente em cada lado da proteção diferencial, incluindo o corpo do transformador, as linhas de saída entre o transformador de corrente e o transformador. Em 2017, o pára-raios no lado de 35kV do transformador principal nº 2 de uma subestação de 220kV teve um flashover de fase AB e o chassi do pára-raios quebrou por descarga; como o pára-raios de 35kV estava localizado entre o transformador reológico e o transformador principal no lado de baixa tensão do transformador principal, ele estava dentro da faixa de proteção da diferença longitudinal. Todos os dois conjuntos de proteções do transformador principal agiram corretamente e a falha foi isolada.

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Lógica básica da proteção diferencial

A proteção diferencial longitudinal do transformador existente adota o dispositivo de proteção do microcomputador, e a corrente de cada fase entra no dispositivo de proteção, respectivamente, e a proteção diferencial longitudinal é realizada pelo algoritmo do software. Tomamos uma fase como exemplo para ilustrar o princípio básico da proteção diferencial longitudinal.

A corrente diferencial "sentida" pelo dispositivo de proteção é a soma vetorial das correntes secundárias das duas bobinas. Conforme mostrado na Figura 1, quando o sistema está operando normalmente ou está em curto-circuito externo, as correntes secundárias das duas bobinas são iguais em tamanho e opostas em polaridade, e a corrente diferencial é 0, e a proteção não opera em desta vez. Conforme mostrado na Figura 2, quando ocorre uma falta à terra dentro da faixa de proteção, as correntes secundárias são iguais em tamanho e polaridade, e a corrente diferencial é a soma das correntes secundárias. Quando o valor inicial diferencial é atingido, a proteção atua.

Com base no método de conexão da bobina secundária reológica acima, a proteção diferencial longitudinal adiciona ajuste de fase, eliminação de corrente de sequência zero e conversão de amplitude para os vetores de corrente em lados diferentes para formar um método de cálculo de corrente diferencial e, em seguida, introduz a taxa de frenagem curva característica. Constituem a lógica básica da proteção.

Tomando a fiação YN-d11 como exemplo, o diagrama de fiação e o diagrama fasorial de corrente são mostrados na Figura 3. Pode-se ver que, como há uma diferença de ângulo de 30° entre os fasores laterais alto e baixo, a soma vetorial das duas correntes não é 0 durante a operação normal e a conversão de fase é necessária primeiro. Após a conversão, os lados alto e baixo da mesma fase têm a mesma fase.

Existem dois métodos de conversão de fase, um é baseado no lado Y, de modo que a fase atual do lado d seja consistente com a fase atual do lado Y, conhecida como "estrela angular", a proteção de estrela angular mais comum é Narui Jibao RCS-978 etc., a fórmula de conversão é:

O outro é baseado no lado d, de modo que a fase atual do lado Y seja consistente com a do lado d, referido como "ângulo de rotação em estrela". A maioria dos dispositivos de proteção existentes adota o método do ângulo de rotação em estrela e a fórmula de conversão é:

O objetivo da eliminação da corrente de seqüência-zero é evitar a operação incorreta da proteção diferencial longitudinal. Para fiação YN-d, quando ocorre uma falha de aterramento fora do lado de alta tensão, a corrente de sequência zero flui no lado Y de alta tensão, mas não há corrente de sequência zero no lado d de baixa tensão, e o As correntes de sequência em ambos os lados não podem ser balanceadas, então a proteção diferencial funcionará mal. No modo de conversão "ângulo de rotação em estrela", a diferença entre as duas correntes após a mudança de fase no lado Y filtrou a corrente zero, portanto nenhuma medida precisa ser tomada. No modo de conversão "ângulo para estrela", a compensação de corrente de sequência zero é realizada no vetor de corrente do lado Y e a fórmula de compensação é:

Devido à diferença na relação de transformação do transformador e a relação de transformação reológica de cada lado, a amplitude secundária da corrente diferencial em cada lado do transformador não pode ser a mesma durante a operação normal ou falha externa. Neste momento, é necessário realizar a conversão de amplitude, tomar o valor da corrente de um lado como referência, calcular o coeficiente de equilíbrio do outro lado de acordo com a tensão de ambos os lados e a relação reológica e multiplicar a corrente do outro lado lado pelo coeficiente de equilíbrio, de modo que o cálculo interno do fluxo diferencial do dispositivo seja 0.

Para melhorar ainda mais a sensibilidade da ação no caso de faltas internas e evitar de forma confiável a corrente desequilibrada de faltas externas, a proteção diferencial longitudinal adota um elemento diferencial com uma curva característica de frenagem de relação. O eixo vertical da curva de frenagem de relação é a corrente diferencial, o eixo horizontal é a corrente de frenagem, a parte superior da curva é a área de ação e a parte inferior é a área de frenagem. As curvas características existentes são divididas principalmente em dois tipos: tipo de linha quebrada de dois segmentos e tipo de linha quebrada de três segmentos.

A curva de frenagem de razão de linha quebrada de dois segmentos é mostrada na figura à esquerda da Figura 4. A curva pode ser do tipo ABC que passa pela origem ou do tipo ABD que não passa pela origem. A maioria dos dispositivos é do tipo ABC.

A curva de frenagem de razão de linha quebrada de três segmentos é mostrada na figura à direita da Figura 4, que pode ser subdividida em dois tipos, uma é a linha horizontal para o segmento AB e a outra é a linha oblíqua para o segmento AB. Os equipamentos com linha horizontal na seção AB incluem Guodian Nanzi PST-1200U, RET-316 da ABB, Xuji WBH-801 e SEL-387, e os equipamentos com linha oblíqua na seção AB incluem Sifang CSC-326, Shenrui PRS -778 e Sul da Suíça RCS-978.

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Como verificar a proteção diferencial

A verificação da proteção da proteção diferencial longitudinal é realizada de acordo com a curva característica de frenagem da relação, a proteção acima da curva atua e a proteção abaixo da curva não atua:

1) Escolha um ponto. Selecione 3-5 pontos para verificação da proteção diferencial longitudinal, o primeiro ponto é selecionado no eixo vertical da Figura 4 para verificar a corrente operacional mínima Iop.min; o segundo e terceiro pontos são selecionados no ponto de inflexão para verificar a corrente do ponto de inflexão Ires; além disso, escolha um ponto em cada inclinação para verificar a inclinação.

2) Calcule o valor. Calcule a corrente do valor inicial, o coeficiente de balanceamento e o balanceamento de cada lado do transformador; em seguida, calcule a magnitude atual e o ângulo de fase de cada lado de cada ponto de verificação de acordo com a curva de frenagem de relação do dispositivo.

3) Verifique a curva. Aplique o método de variável fixa para fixar uma corrente no ponto de verificação e alterar o tamanho da outra corrente, de modo a mover o ponto de verificação para cima e para baixo na área de ação e na área de frenagem para verificar se o dispositivo de proteção opera corretamente.

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Componentes auxiliares para proteção diferencial

Para tornar a proteção diferencial mais confiável, a lógica de proteção também envolve componentes como partida, quebra rápida e trava:

1) Elemento de partida: A variável de partida inclui o valor máximo da corrente diferencial trifásica, a quantidade de mutação de corrente, etc. Quando a variável de partida é maior que qualquer valor de partida, o dispositivo de proteção abre a proteção diferencial.

2) Elemento de quebra rápida diferencial: Em um nível alto de corrente de curto-circuito, devido à saturação do transformador de corrente, o segundo harmônico gera um grande torque de frenagem e o elemento diferencial se recusa a se mover. Para evitar a recusa de proteção, um elemento diferencial de ação rápida é instalado no dispositivo. Quando a corrente de curto-circuito atinge 4 a 10 vezes a corrente nominal, o elemento de ação rápida move-se rapidamente para a saída. Além disso, para evitar a ação incorreta da proteção devido à inconsistência das características transitórias dos transformadores de corrente de cada lado quando há uma grande corrente de curto-circuito, as características relevantes dos transformadores de corrente de cada lado do diferencial a proteção do equipamento principal, incluindo transformadores, deve ser consistente (Dezoito Contramedidas 15.1.10). O lado de alta tensão do transformador principal nº 2 de uma subestação é conectado à segunda cadeia de fiação 2/3, e esta cadeia é conectada a outra linha de ligação; em 2017, ocorreu uma falta à terra monofásica na fase B da chave no string e dois conjuntos de proteção diferencial para o corpo do transformador principal O elemento de interrupção rápida atua para cortar as chaves de cada lado do transformador principal; a proteção diferencial de corrente de fase dividida em ambos os lados da linha de conexão corta a fase B da chave lateral correspondente e, em seguida, o religamento monofásico é bem-sucedido.

3) Elemento de bloqueio de irrupção de excitação: Quando o transformador de queda de ar e o curto-circuito fora da área do transformador são cortados, uma enorme corrente de irrupção de excitação será gerada. A fim de evitar que a corrente diferencial causada pela corrente de inrush de excitação cause mau funcionamento do dispositivo, um elemento de bloqueio de corrente de inrush é configurado para a proteção de diferença longitudinal, usando distorção de forma de onda (forma de onda de corrente diferencial intermitente ou assimétrica), identificação de componentes harmônicos ( segundo ou terceiro conteúdo harmônico), identificação difusa, identificação da corrente de irrupção de excitação. No entanto, quando o transformador é realmente lançado no ar, especialmente para o primeiro lançamento no ar, a proteção diferencial ainda funcionará mal devido à desmagnetização insuficiente do corpo principal, e o conteúdo harmônico da corrente diferencial do lançamento no ar pode ser menor do que o limite de bloqueio do componente harmônico. Para eliminar fundamentalmente a influência do magnetismo residual no carregamento vazio do transformador, podemos tomar medidas de desmagnetização e realizar outro carregamento vazio, ou diminuir temporariamente o limite de bloqueio do segundo harmônico para garantir a operação normal do transformador principal.

4) Elemento de desconexão do TC: Quando a fase secundária do TC é desconectada, a corrente diferencial é a corrente de carga da fase de desconexão e a proteção pode funcionar mal. Neste momento, a corrente de seqüência zero, mudanças de corrente de fase, queda repentina anormal da tensão de fase, etc. podem ser usados ​​para avaliar a desconexão do TC.

5) Elemento de bloqueio de saturação do TC: Quando ocorre uma falha externa, a saturação do TC causará mau funcionamento da proteção diferencial, portanto, o dispositivo de proteção é equipado com um elemento de detecção de bloqueio de saturação do TC. Quando o TC está saturado, a corrente diferencial ocorre após o TC ficar saturado por um período de tempo, então o dispositivo usa a consistência de tempo da corrente de frenagem e a corrente diferencial para julgar se o TC está saturado. Além disso, para minimizar o impacto da saturação do TC na proteção diferencial longitudinal do transformador, transformadores de corrente com fator limite preciso (ALF) e tensão de ponto de inflexão nominal mais alta (18 contramedidas item 15.1.12).

Parte 3: Introdução a outras proteções diferenciais

1.

proteção diferencial lateral dividida

A proteção diferencial split-side é uma proteção diferencial que tem como objeto protegido o enrolamento do lado Y do transformador, e é composta pelo primeiro e último TCs dos enrolamentos de cada lado de acordo com a fase. Tomando como exemplo a fase A de autoacoplamento da Figura 5, a proteção é composta por TA1A, TA2a' e TA3A. De acordo com a lei de corrente de Kirchhoff, não há relação de acoplamento eletromagnético entre as correntes em ambas as extremidades, portanto, a proteção não requer elementos de bloqueio de corrente de irrupção, elementos de ação instantânea diferencial e elementos de bloqueio de sobreexcitação. Além disso, o valor fixo da corrente de operação da proteção diferencial do lado dividido é menor e a sensibilidade é maior que a da proteção diferencial longitudinal. Mas a desvantagem dessa proteção é que ela não pode proteger o curto-circuito entre espiras.

2.

Proteção diferencial de fase dividida

A proteção diferencial de divisão de fase é uma proteção diferencial que considera cada enrolamento de fase do transformador como objeto protegido e é composta por TCs em cada lado de cada enrolamento de fase. exemplo). Essa proteção pode refletir todas as falhas de uma determinada fase do transformador, exceto os condutores laterais de baixa tensão, mas é necessário um elemento de bloqueio de corrente de irrupção.

3.

Proteção diferencial de célula no lado de baixa tensão

Como a proteção diferencial de divisão de fase não tem faixa de proteção para os condutores no lado de baixa tensão, o diferencial de célula é introduzido como um suplemento ao diferencial de divisão de fase. A proteção diferencial da comunidade do lado de baixa tensão é composta pelo TC interno do enrolamento bifásico triangular no lado de baixa tensão e o TC refletindo a corrente diferencial do enrolamento bifásico. Elemento de bloqueio de irrupção, mas não responde a faltas entre espiras.

4.

Proteção diferencial de sequência zero

A proteção diferencial de seqüência zero consiste em transformadores de corrente de seqüência zero no lado do ponto neutro do transformador e circuitos de seqüência zero dos transformadores de corrente no lado estrela do transformador. As Figuras 6 e 7 são os loops de corrente quando ocorrem faltas à terra fora da zona e dentro da zona, respectivamente. Da mesma forma, as correntes secundárias desta proteção não têm relação de acoplamento eletromagnético, portanto o dispositivo de proteção não precisa de um elemento bloqueador de corrente de irrupção de excitação ou de um elemento bloqueador de sobreexcitação; ao mesmo tempo, é mais sensível à falha de aterramento do enrolamento do transformador. No entanto, a proteção diferencial de sequência zero pode refletir apenas a falha interna à terra do lado de alta e média tensão e não pode proteger o curto-circuito entre espiras.

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