Pagsusuri ng Proteksyon ng Transformer sa Proteksyon ng Relay

1. Mga karaniwang depekto at abnormalidad ng mga transformer

Ang mga depekto sa transformer ay maaaring hatiin sa mga panloob na depekto at mga panlabas na depekto.

Ang mga panloob na depekto ay tumutukoy sa mga depekto na nangyayari sa loob ng kaso, kabilang ang mga phase-to-phase short-circuit fault ng mga winding, mga inter-turn short-circuit fault ng mga one-phase winding, mga short-circuit fault sa pagitan ng mga winding at iron core, at mga disconnection fault ng mga winding.

Ang mga panlabas na depekto ay tumutukoy sa iba't ibang phase-to-phase short-circuit fault sa pagitan ng mga panlabas na lead wire ng transformer, at mga single-phase ground fault na nangyayari kapag ang insulating bushing ng mga lead wire ay kumikislap sa box shell.

Ang pagkasira ng transformer ay lubhang mapanganib. Lalo na kapag may internal accuracy na nangyari, ang high-temperature arc na nalilikha ng short-circuit current ay hindi lamang susunugin ang insulation at iron core ng winding ng transformer, kundi magiging sanhi rin ng pagkabulok ng langis ng transformer at paggawa ng malaking dami ng gas, na magdudulot ng deformation o pagsabog pa nga ng shell ng transformer. Samakatuwid, dapat itong putulin kapag ang transformer ay masira.

Ang mga abnormal na kondisyon ng transformer ay pangunahing kinabibilangan ng overload, mababang antas ng langis, overcurrent na dulot ng external short circuit, mataas na temperatura ng langis ng transformer na gumagana, mataas na temperatura ng winding, mataas na presyon ng transformer, at pagpalya ng sistema ng paglamig. Kapag ang transformer ay nasa abnormal na estado ng paggana, dapat magbigay ng alarm signal.

2. Pagsasaayos ng proteksyon ng transpormer

Pangunahing proteksyon para sa mga short-circuit fault: pangunahing longitudinal differential protection, heavy gas protection, atbp.

Backup na proteksyon para sa mga short-circuit fault: pangunahing composite voltage blocking over-current protection, zero-sequence (direction) over-current protection, low-impedance protection, atbp.

Proteksyon sa abnormal na operasyon: pangunahing kinabibilangan ng proteksyon sa labis na karga, proteksyon sa labis na paggulo, proteksyon sa magaan na gas, proteksyon sa neutral point gap, proteksyon sa antas ng langis sa temperatura at proteksyon sa pagpalya ng sistema ng paglamig, atbp.

3. Proteksyon na hindi dulot ng kuryente

Ang proteksyon ng transformer na gumagamit ng mga di-kuryenteng dami tulad ng langis, gas, at temperatura ng transformer ay tinatawag na proteksyong di-kuryente. Pangunahing kinabibilangan ng proteksyon sa gas, proteksyon sa presyon, proteksyon sa temperatura, proteksyon sa antas ng langis at proteksyon sa full stop ng cooler. Ang proteksyong di-kuryente ay kumikilos sa pag-tripping o pagpapadala ng sulat ayon sa mga pangangailangan ng lugar.

(1) Proteksyon ng gas

Kapag may nangyaring depekto sa loob ng transformer, dahil sa aksyon ng short-circuit current at arc sa short-circuit point, malaking dami ng gas ang mabubuo sa loob ng transformer, at mapapabilis ang daloy ng langis ng transformer. Ang proteksyong natatamo gamit ang daloy ng gas at langis ay tinatawag na proteksyon ng gas.

Proteksyon sa magaan na gas: Kapag may bahagyang depekto o abnormalidad na nangyayari sa loob ng transpormer, bahagyang umiinit nang sobra ang punto ng depekto, na nagiging sanhi ng paglawak ng bahagi ng langis, ang gas sa langis ay bumubuo ng mga bula at pumapasok sa gas relay, at ang proteksyon sa magaan na gas ay gumagana upang magpadala ng isang signal ng magaan na gas.

Proteksyon sa mabigat na gas: Kapag may malubhang depekto na nangyayari sa tangke ng langis ng transformer, malaki ang kasalukuyang depekto, at ang arko ay nagiging sanhi ng pagkabulok ng malaking dami ng langis ng transformer, na lumilikha ng malaking dami ng daloy ng gas at langis. Ang impact baffle ay nagpapagana sa proteksyon ng relay ng mabigat na gas, nagpapadala ng signal ng mabigat na gas at nagpapatigil sa outlet. Tanggalin ang transformer.

Ang heavy gas protection ang pangunahing proteksyon para sa mga panloob na depekto ng tangke ng langis, at maaari nitong ipakita ang iba't ibang depekto sa loob ng transformer. Kapag may maliit na bilang ng mga inter-turn short circuit na nangyayari sa transformer, bagama't malaki ang fault current, maaaring hindi malaki ang differential current na nalilikha sa differential protection, at maaaring hindi gumana ang differential protection. Samakatuwid, para sa panloob na depekto ng transformer, kinakailangang umasa sa heavy gas protection upang maalis ang depekto.

(2) Proteksyon sa presyon

Ang proteksyon sa presyon ay siya ring pangunahing proteksyon laban sa mga panloob na depekto sa tangke ng transformer. Naglalaman ito ng proteksyon laban sa pag-alis ng presyon at proteksyon laban sa biglaang pagbabago ng presyon, na ginagamit upang tumugon sa presyon ng langis ng transformer.

(3) Proteksyon sa temperatura at antas ng langis

Kapag ang temperatura ng transformer ay tumaas sa babalang halaga, ang proteksyon ng temperatura ay magpapadala ng senyales ng alarma, at sisimulan ang standby cooler.

Kapag tumagas ang langis ng transformer o bumaba ang antas ng langis dahil sa iba pang mga kadahilanan, kikilos ang proteksyon sa antas ng langis at magpapadala ng signal ng alarma.

(4) Proteksyon para sa mas malamig na full stop

Kapag ang cooler ng transformer na gumagana ay tuluyang tumigil, tataas ang temperatura ng transformer. Kung hindi ito aagapan sa oras, maaari itong magdulot ng pinsala sa insulasyon ng winding ng transformer. Samakatuwid, kapag ang cooler ay tuluyang tumigil habang gumagana ang transformer, ang proteksyon ay magpapadala ng alarm signal at puputulin ang transformer pagkatapos ng mahabang pagkaantala.

4. Proteksyon sa pagkakaiba-iba

Ang proteksyon ng differential ng transformer ang pangunahing proteksyon ng electrical quantity ng transformer, at ang saklaw ng proteksyon nito ay ang bahaging napapalibutan ng mga current transformer sa bawat panig. Kapag ang mga fault tulad ng phase-to-phase short-circuit at inter-turn short-circuit ng winding ay nangyayari sa loob ng saklaw na ito, dapat gumana ang proteksyon ng differential.

Tungkol sa prinsipyo ng proteksyon ng pagkakaiba ng transformer, napag-usapan na natin nang detalyado noon, maaaring repasuhin ng mga kaibigang nangangailangan nito ang mga kaugnay na nilalaman sa mga talaang pangkasaysayan 6, 7, at 8. Hindi ko na ito idedetalye pa, at dito ay magdaragdag lang ako ng ilang konsepto tungkol sa excitation inrush current.

(1) Agos ng paggulo ng transpormer

Ang excitation current na nalilikha kapag ang transformer ay binuhusan ng hangin ay tinatawag na excitation inrush current. Ang magnitude ng inrush current ay may kaugnayan sa istruktura ng transformer, anggulo ng pagsasara, kapasidad, natitirang magnetismo bago magsara at iba pang mga salik. Ipinapakita ng pagsukat na kapag ang transformer ay binuhusan ng hangin, ang excitation inrush current dahil sa saturation ng iron core ay napakalaki, karaniwang 2 hanggang 6 na beses ng rated current, at ang maximum ay maaaring higit sa 8 beses. Dahil ang excitation inrush current ay dumadaloy lamang sa transformer sa charging side, isang malaking differential current ang mabubuo sa differential circuit, na magreresulta sa isang malfunction ng differential protection.

Ang excitation inrush current ay may mga sumusunod na katangian: a. Ang halaga ng inrush current ay napakalaki at naglalaman ng mga halatang hindi pana-panahong bahagi; b. Ang waveform ay matulis at pasulput-sulpot; c. Naglalaman ito ng mga halatang high-order harmonic component, lalo na ang pangalawang harmonic component. Malinaw na; d, ang excitation inrush current ay humihina.

Ayon sa mga nabanggit na katangian ng inrush current, upang maiwasan ang maling operasyon ng transformer differential protection na dulot ng inrush current, tatlong prinsipyo ang ginamit sa proyekto: mataas na second harmonic content, asymmetric waveform, at malaking waveform discontinuity angle upang maisakatuparan ang pagharang ng differential protection.

(2) Prinsipyo ng pangalawang harmonikong pagpepreno

Ang esensya ng pangalawang harmonic braking ay ang paggamit ng pangalawang harmonic component sa differential current upang husgahan kung ang differential current ay isang fault current o isang exciting inrush current. Kapag ang porsyento ng pangalawang harmonic component at ang fundamental wave component ay mas malaki kaysa sa isang tiyak na halaga (karaniwan ay 20%), hinuhusgahan na ang differential current ay sanhi ng excitation inrush current, at ang differential protection ay naharang.

Samakatuwid, kung mas malaki ang second harmonic braking ratio, mas maraming second harmonic current na nakapaloob sa fundamental wave ang pinapayagan, at mas lalala ang epekto ng pagpreno.

(3) Differential na proteksyon sa mabilis na paghinto

Kapag may malubhang depekto na nangyari sa loob ng transformer at ang CT ay na-saturate dahil sa malaking fault current, ang secondary current ng CT ay naglalaman din ng malaking bilang ng mga harmonic component. Ayon sa paglalarawan sa itaas, malamang na magdulot ito ng differential protection dahil sa second harmonic braking. Aksyon na block o delay. Malubha nitong mapipinsala ang transformer. Upang malutas ang problemang ito, karaniwang itinatakda ang differential quick-break protection.

Ang differential quick-break element ay talagang isang high-value differential element para sa longitudinal differential protection. Naiiba sa mga pangkalahatang differential element, ipinapakita nito ang epektibong halaga ng differential current. Anuman ang waveform ng differential current at ang magnitude ng harmonic component, hangga't ang epektibong halaga ng differential current ay lumampas sa setting value ng differential quick break (karaniwan ay mas mataas kaysa sa setting value ng differential protection), agad itong kikilos upang putulin ang transformer nang walang excitation. Pagharang sa mga pamantayan tulad ng inrush current.

Ang sumusunod ay nagpapakilala sa backup na proteksyon ng transformer

Maraming uri ng mga configuration ng backup protection para sa mga transformer. Ang isyung ito ay pangunahing nagpapakilala ng dalawang uri ng backup protection: complex voltage blocking overcurrent protection at grounding protection para sa mga transformer.

1. Proteksyon sa overcurrent para sa kumplikadong pressure lockout

Ang complex voltage blocking overcurrent protection ay ang backup na proteksyon para sa malalaki at katamtamang laki ng transformer phase-to-phase short-circuit faults. Ito ay angkop para sa mga step-up transformer, system contact transformer, at step-down transformer na ang overcurrent protection ay hindi nakakatugon sa mga kinakailangan sa sensitivity. Ang composite voltage na binubuo ng negative sequence voltage at low voltage ay maaaring magpakita ng iba't ibang fault sa loob ng saklaw ng proteksyon, na nagpapababa sa setting value ng overcurrent protection at nagpapabuti sa sensitivity.

Ang composite voltage overcurrent protection ay binubuo ng composite voltage element, overcurrent element, at time element. Ang input current ng protection ay ang secondary three-phase current ng CT sa mismong panig ng transformer, at ang input voltage ay ang secondary three-phase voltage ng PT sa mismong panig ng transformer o sa iba pang panig. Para sa microcomputer protection, ang boltahe ng panig na ito ay maaaring ibigay sa iba pang panig sa pamamagitan ng software, upang matiyak na ang overcurrent protection ng anumang panig ay magagamit pa rin kapag ang PT sa anumang panig ay inayos. Ang action logic ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

2. Proteksyon sa grounding ng transpormer

Ang backup na proteksyon para sa mga short-circuit fault sa grounding ng malalaki at katamtamang laki ng mga transformer ay karaniwang kinabibilangan ng: zero-sequence overcurrent protection, zero-sequence overvoltage protection, gap protection, atbp. Ang sumusunod ay isang maikling panimula batay sa tatlong magkakaibang paraan ng grounding ng neutral point.

(1) Ang neutral point ay direktang naka-ground

Para sa mga transformer na may boltaheng 110kV pataas na ang neutral point ay direktang naka-ground, dapat maglagay ng zero-sequence current protection na tumutugon sa mga ground fault sa gilid ng large-current grounding system. Para sa mga transformer na direktang naka-ground sa parehong high at medium na gilid, dapat may direksyon ang zero-sequence current protection, at dapat nakaturo ang direksyon sa mga bus bar sa bawat gilid.

Ang prinsipyo ng proteksyon laban sa zero-sequence current ay katulad ng sa proteksyon laban sa line zero-sequence, pakitingnan ang Isyu 30. Ang zero-sequence current ay maaaring makuha mula sa pangalawang current ng neutral point CT, o maaari itong kusang mabuo ng pangalawang three-phase current ng CT sa lokal na panig. Ang zero-sequence voltage na konektado sa directional element ay maaaring makuha mula sa open triangle voltage ng PT sa lokal na panig, o maaari itong kusang mabuo ng pangalawang three-phase voltage sa lokal na panig. Sa microcomputer protection device, ang self-produced method ang pangunahing ginagamit.

Para sa malalaking three-winding transformer, maaaring gamitin ang three-stage zero-sequence current protection. Kabilang sa mga ito, ang Seksyon I at Seksyon II ay may mga direksyon, at ang Seksyon III ay walang mga direksyon. Karaniwang mayroong dalawang antas ng pagkaantala sa bawat seksyon, at ang saklaw ng fault ay pinakikipot gamit ang isang maikling pagkaantala (pagtalon sa bus coupler o sa switch sa pangunahing bahagi ng bar), at ang transformer ay pinuputol gamit ang isang mahabang pagkaantala (pagtalon sa three-side switch). Ang partikular na configuration ng proteksyon ay tinutukoy ayon sa aktwal na sitwasyon.

Gaya ng ipinapakita sa pigura, pagkatapos gumana ang seksyong I o II ng zero-sequence directional current protection, unang i-tap ang bus coupler o ang switch sa panig na ito pagkatapos ng maikling pagkaantala na t1 o t3 upang mabawasan ang saklaw ng depekto. Kung naroon pa rin ang depekto, pagkatapos ng mas mahabang oras na pagkaantala na t2 o t4, i-tap ang three-side switch upang putulin ang transformer. Ang Seksyon III ay walang direksyon, at ang transformer ay direktang pinuputol pagkatapos ng isang pagkaantala.

(2) Ang neutral na punto ay hindi naka-ground

Ang zero-sequence current ay dumadaan sa neutral point ng transformer upang bumuo ng zero-sequence circuit. Gayunpaman, kung ang mga neutral point ng lahat ng transformer ay naka-ground, ang short-circuit current sa grounding point ay ipapadala sa bawat transformer, na magbabawas sa sensitivity ng zero-sequence overcurrent protection. Samakatuwid, upang limitahan ang zero-sequence current sa loob ng isang partikular na saklaw, may mga regulasyon sa bilang ng mga transformer na gumagana nang naka-ground ang neutral point.

Para sa mga transformer na gumagana nang walang grounding, dapat isaayos ang zero-sequence voltage protection upang maiwasan ang pinsala sa overvoltage sa transformer na dulot ng mga gap arc sa mga fault point habang may mga ground fault.

Dahil sa mataas na antas ng insulasyon ng neutral point ng fully insulated transformer, kapag nagkaroon ng ground fault sa sistema, unang puputulin ng zero-sequence current protection ang transformer na naka-ground ang neutral point, at kung mayroon pa ring fault, magkakaroon ng zero-sequence voltage protection upang putulin ang neutral point nang hindi i-ground ang transformer.

(3) Ang neutral point ay naka-ground sa pamamagitan ng discharge gap

Ang mga ultra-high voltage transformer ay pawang mga semi-insulated transformer, at ang insulasyon ng neutral point coil sa lupa ay mas mahina kaysa sa ibang mga bahagi. Ang neutral point insulation ay madaling masira. Samakatuwid, kailangang isaayos ang proteksyon sa puwang.

Ang tungkulin ng proteksyon sa puwang ay upang protektahan ang kaligtasan ng pagkakabukod ng neutral point ng neutral point ungrounded transformer.

Magkabit ng breakdown gap sa pagitan ng neutral point ng transformer at ng ground gaya ng ipinapakita sa larawan. Kapag nakasara ang grounding isolating switch, direktang ikakabit ang transformer sa lupa at gagamitin ang zero-sequence overcurrent protection. Kapag nakadiskonekta ang grounding isolation switch, ikakabit ang transformer sa lupa sa pamamagitan ng gap at ilalagay sa gap protection.

Ang proteksyon sa puwang ay naisasagawa sa pamamagitan ng paggamit ng kasalukuyang puwang na 3I0 na dumadaloy sa neutral point ng transformer at ang boltahe ng bus PT opening triangle na 3U0 bilang pamantayan.

Kung ang neutral point ay tumaas dahil sa isang fault, ang gap ay nasisira at isang malaking gap current na 3I0 ang nabubuo. Sa oras na ito, ang gap protection ay gumagana at ang transformer ay pinuputol pagkatapos ng isang pagkaantala. Bilang karagdagan, kapag ang isang grounding fault ay nangyari sa sistema, ang zero-sequence protection ng neutral point grounding transformer ay gumagana, at ang neutral point grounding transformer ay unang pinuputol. Matapos mawala ng sistema ang grounding point, kung mayroon pa ring fault, ang open triangle voltage 3U0 ng bus PT ay magiging napakalaki, at ang gap protection ay gagana rin sa oras na ito.