Vysvětlení ochrany transformátoru: Buchholzovo relé, náhlá tlaková a diferenciální ochrana

K většině poruch transformátorů nedojde v den, kdy je jednotka zapnuta. Tiše se rozvinou v nádrži, kde je nikdo nevidí, a poté s sebou vezmou týden výroby, když konečně povolí. To je ta mezeraochrana transformátoruexistuje k uzavření a většina rozhodnutí, která jej zavírají, je učiněna při objednání jednotky, nikoli při jejím uvedení do provozu.

Začněte se statistikou poruch. ThePrůvodce aplikací ochrany transformátorů IEEE Power & Energy Societyreprodukuje průzkumy poruch rozvodné sítě a v období průzkumu 1983-1988 představovaly poruchy vinutí 37 % zaznamenaných poruch, zatímco poruchy přepínačů odboček tvořily 22 %. Selhání pouzder, kterých se každý obává, protože jsou vidět, se objevily v 11 %. Poruchy svorkovnice byly 3 % a poruchy jádra 1 %.

Přečtěte si ta čísla dvakrát. Dva režimy selhání, které ve skutečnosti zničí transformátor, se stanou uvnitř nádrže, mimo dohled, a jsou to přesně ty dva, které program chodící kontroly nemůže zachytit.

Kam rozpočet na ochranu transformátoru ve skutečnosti patří

Ochrana není jeden produkt. Je to sada zařízení, z nichž každé sleduje jiný mechanismus selhání a čísla zařízení ANSI o nich mluví ve specifikaci. Na jednotce ponořené do konzervátorového oleje vypadá normální balení takto:

• 87P - fázový diferenciál, hlavní srovnání proudu na vstupu proti proudu na výstupu
• 87U - neomezený diferenciál, rychlý prvek, který odstraňuje těžkou vnitřní poruchu
• 87N - zemní diferenciál, nazývaný také omezený zemní zkrat
• 63 - náhlý tlak, vypnutí při rychlosti nárůstu tlaku uvnitř nádrže
• Plynové relé (Buchholz) - alarm nahromadění plynu a vypnutí při přepětí
• 49 - termální, obvykle topolejový RTD plus simulace horkého místa vinutí
• 51 / 50 - čas a okamžitý nadproud, záložní vrstva
• 86 - blokovací relé, kde přistávají vypínací signály

Dvě zařízení sedí v olejové dráze, dvě porovnávají proudy skrz pouzdra, jedno čte teplotu a zbytek tvoří záložní vrstvu, která zasáhne, když je primární schéma mimo provoz. Specifikace, která uvádí ochranu jako jednu řádkovou položku, zatím nic nerozhodla.

Pořadí důležitosti není pořadím ceny. Plynové relé stojí zlomek diferenciálního relé a oproti údajům o poruchách výše pokrývá režim poruchy s největším podílem.

Buchholz Relay: The Gas and Rop-Surge-Surge Watchdog

TheBuchholzovo reléexistuje pouze u transformátorů ponořených do oleje, které mají konzervátor, a sedí v potrubí mezi nádrží a konzervátorem. Toto umístění je podstatou: je v dráze oleje, takže vidí, co aktivní část skutečně dělá.

Dva prvky sdílejí jedno pouzdro. Plovák se zvedne, jak se plyn shromažďuje v horní části komory, a sepne poplachový kontakt. Klapka sedí v proudu oleje a vypíná se, když se olej pohybuje směrem ke konzervátoru rychleji, než je jeho nastavení. V naší továrně je spojovací potrubí nastaveno s mírným sklonem směrem nahoru od nádrže, takže plyn putuje do relé, místo aby se shromažďoval v potrubí, a relé je namontováno ve výšce, do které může technik dosáhnout ze země bez lešení.

Alarm a vypnutí nejsou totéž rozhodnutí a přiložení obou kontaktů na jeden vstup vyhodí nejužitečnější signál, který zařízení produkuje. Počínající porucha – horký spoj, místo částečného výboje, pomalu se rozvíjející porucha mezi otáčkami – generuje plyn během hodin nebo dnů a plovákový prvek to hlásí, když je transformátor stále zatížen. To je okno pro odebrání vzorku oleje a spuštění analýzy rozpuštěných plynů, než se varování stane výpadkem. V prvních týdnech po aktivaci plynového alarmu je obvykle zbytkový vzduch, který se dostává z oleje, spíše než závada. Obvykle není totéž jako zajisté, a proto vzorkujete.

Zde je past, která zachycuje specifikace projektu. Konstrukce s uzavřenou nádrží bez konzervátoru nemá vůbec žádné Buchholzovo relé a nelze jej dodatečně přidat. Pokud norma vlastníka předpokládá plynové relé, je třeba to zapsat do objednávky.

Náhlé tlakové relé: Rychlý výlet při poruchách nádrže

Zařízení 63 nečeká, až plyn nikam doputuje. Anáhlé tlakové reléreaguje na rychlost nárůstu tlaku uvnitř nádrže, takže pracuje na první tlakové vlně z vysokoenergetické vnitřní poruchy. V průvodci aplikací je seskupena s diferenciálními prvky jako primární ochrana proti poruchám a v seznamu zařízení se objevuje dvakrát, protože hlavní nádrž a oddíl přepínače mají každý své vlastní zařízení.

Existují dvě montážní rodiny. Na vršku nádrže nad olejem je umístěno relé plyn-prostor; olejovo-prostorové relé se montuje do ventilu nebo potrubí pod hladinou oleje. Oba jsou pouze na výlet. To mění způsob, jakým s nimi zacházíte. Zařízení, které se může vypnout, ale nemůže spustit alarm, musí být hned napoprvé správné, protože nepříjemné zablokování vyřadí jednotku z provozu, zatímco vy řešíte, zda je problém v transformátoru nebo v nastavení. Volba nastavení je práce s relé. Ujistit se, že hlavní nádrž a prostor LTC jsou zakryté, je práce kupujícího.

Nezaměňujte jej s přetlakovým zařízením. PRD je mechanický průduch, který se otevírá, aby zabránil prasknutí nádrže. Nemá žádnou logiku výletu a co nastavovat. Specifikace, která požaduje ochranu proti náhlému tlaku a přijímá pouze PRD, zakoupila ochranu nádrže, nikoli detekci závad. Na velkém výkonovém transformátoru normálně chcete obojí, jako samostatné řádkové položky.

Diferenciální ochrana, 87P a 87N: Kde jsou specifikace ochrany transformátoru chybné

Princip trvá jednu větu: porovnejte proud jdoucí do transformátoru s proudem vycházejícím a považujte rozdíl za poruchový proud. Aby to fungovalo, trvá to víc. Obě strany mají různá napětí a na jednotce Dyn11 jsou od sebe ve fázi 30 stupňů.Diferenciální ochrananelze provést toto srovnání, dokud nejsou poměry CT normalizovány a skupina vektorů není kompenzována.

Inrush je část, kterou většina kupujících postrádá. Napájení transformátoru odebírá velký magnetizační náběh s vysokým obsahem sekundové harmonické a míra uvedená v aplikační příručce je klasická: 12násobek proudu plného zatížení po dobu 0,1 sekundy. Diferenciální prvek, který nedokáže říct, že kromě poruchy, vypne jednotku při každém zapnutí a tým údržby bude vinit transformátor. Číselná relé oddělují obě pomocí harmonického omezení nebo blokování druhé harmonické a přidávají neomezený prvek 87U nastavený vysoko nad maximální úroveň náběhu, takže skutečná těžká vnitřní porucha stále rychle zmizí.

87N, zemní diferenciální prvek nazývaný také omezený zemní zkrat, je citlivý. Příkladem zpracovaného průvodce je dvojice transformátorů 115 kV / 30 MVA s odporově uzemněnou stranou 13 kV omezující zemní poruchový proud na každý asi 400 A. S impedancí neutrálního vodiče udržujícího poruchový proud tak nízkým je prostý nadproudový prvek příliš tupý na to, aby viděl poruchu v blízkosti neutrálu a REF je to, co jej zakrývá. Schéma REF je jen tak dobré, jak dobré jsou za ním proudové transformátory a jejich klasifikace a požadavky na výkon pro přenos jsou uvedeny samostatně vIEEE C37.110-2023standardní řada. Zeptejte se na třídu, poměr a limitní faktor přesnosti, ne pouze na CT.

Co přichází s jednotkou a co ne

Zařízení jsou polovina schématu. Druhá polovina je to, co má výrobce zabudovat do transformátoru, a každý řádek níže je uzamčen ve fázi objednávky.

Každý řádek je rozhodnutím o pořadí transformátoru. Adiferenciální ochranyschéma dodávané po přistání jednotky nemůže kompenzovat skupinu vektorů, která je v konfliktu se zbytkem elektrárny, a teplotní zařízení bez komunikačního výstupu nemůže napájet bod SCADA, který již operační tým zapsal do svých postupů. Nastavte je v RFQ vedle jmenovitého výkonu a impedance.

V této fázi patří ještě jeden kus úklidu. Proveďte základní analýzu rozpuštěných plynů na oleji před aktivací. Výsledek DGA načtený během události je téměř nečitelný bez vzorku před událostí ze stejné jednotky, protože nemůžete říct, zda je 300 ppm vodíku nových nebo zda leží v oleji od továrního testu.

Získávání transformátoru a jeho ochrany v jednom balíčku

Společnost Ryan Electric staví transformátory od roku 2007 ze závodu o rozloze 120 000 m2 s více než 180 sadami výrobních a testovacích zařízení a 37 patenty za návrhy. Od roku 2023 společnost funguje jako partner společného podniku Eaton, na čemž zde záleží více než na stránce datového listu: dokumentace týkající se ochrany – záznamy o zkouškách nárůstu teploty, údaje o ztrátách, schémata připojení vinutí a důkazy o testech UL, CSA, IEEE, DEKRA a CNAS – je napsána pro stejné recenzenty, kterým odpovídají naši klienti ze Severní Ameriky.

Praktickou radou od našich inženýrů je poslat ochranu po jedné lince s RFQ spíše než po něm. Jednořádkový diagram nám říká, která zařízení majitel očekává, zda je neutrál impedančně uzemněn a jak vypadá paralelní uspořádání na místě. Tato jediná stránka obvykle zachytí konflikt vektorové skupiny nebo chybějící třídu CT, než návrh zamrzne. Jakmile návrh zamrzne, ze stejného problému se stane změna objednávky.

Pokud nyní specifikujete jednotku a ochranný balíček je stále otevřený, zašlete nám hodnocení, podmínky místa a vaši ochranu na jednom řádku prostřednictvímryan-transformers.com. Vrátíme se aochrana transformátorubalíček v jedné sadě dokumentů - rozpis zařízení, data CT, certifikační soubory - takže po přistání jednotky se nemusí nic objednávat.

O autorovi:Tento článek byl napsán inženýrským týmem společnosti Ryan Electric, výrobcem transformátorů založeným v roce 2007 a partnerem společného podniku Eaton od roku 2023, který vyrábí v olejové lázni suché transformátory s podložkou, usměrňovače a akumulační transformátory s certifikací UL, CSA, IEEE, DEKRA a CNAS pro klienty v Severní Americe, jihovýchodní Asii, na Středním východě a v Africe.