Egy előkészítő tanulmány a 10 kV elosztási transzformátorok védelmi konfigurációjáról

1. Gyűrű - főegység vezetékesítési formái
1.1 A gyűrű - főegység szerkezete

A gyűrű - főegység (RMU) részekből áll. Általában legalább három részből áll, beleértve két részt a gyűrűkábel be- és kimenetére, valamint egy részt a transzformátor áramkörére.

1.2 A gyűrű - főegység védelmi módjainak konfigurációja

Mind a gyűrűkábel huzalátmeneti részek, mind a transzformátor huzalátmeneti részek terhelési kapcsolókat használnak, általában három pozíciós terhelési kapcsolókkal, amelyek rendelkeznek behúzás, szakítás és földes kapcsolás funkcióval. A transzformátor huzalátmeneti részek továbbá nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelemmel is felszerelhetők a védelem érdekében. A gyakorlatban ez egyszerű, megbízható és gazdaságos elosztási módot biztosított.

1.3 A gyűrű - főegység védelmi konfigurációjának jellemzői

A terhelési kapcsolót a nominális terhelési áramok váltására használják. Egyszerű szerkezetű és olcsó, de nem tud rövidzárlat-áramokat szakítani. A nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem védelmi elemként szolgál, és képes rövidzárlat-áramokat szakítani. Ezek két elem organikus kombinációja kielégíti az elosztási rendszer működési és védelmi követelményeit különböző normális és hibás működési módok között. Az áramkörök paramétereinek meghatározása és a szerkezetük tervezése és gyártása szigorúan a szabványoknak megfelelően történik.

Mivel mind működési, mind védelmi funkciókkal rendelkezik, a szerkezete összetett, és a költsége magas, ami nagy léptékű alkalmazást gyakorlatilag lehetetlenvé teszi. A gyűrű - főegységekben sok terhelési kapcsoló és nagy szakítókapacitású tartalék védőelem kombinációjú eszköz van használatban. Az elektromos berendezések működési és védelmi funkciói, amelyek nem teljesen azonosak, két egyszerű és olcsó komponenssel valósulnak meg. Azaz a terhelési kapcsoló számos terhelési váltási műveletet hajt végre, míg a nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem olyan berendezések védelmére szolgál, ahol ritkán fordulnak elő rövidzárlatok. Ez jól megoldja a problémát, elkerülve a bonyolult és drága áramkörök használatát, miközben a tényleges működési követelményeket is teljesíti.

• Az áramkörök minden védelmi és működési funkcióval rendelkeznek, de drágaak.

• A terhelési kapcsolók alapján ugyanolyan teljesítményűek, mint az áramkörök, de nem tudják szakítani a rövidzárlat-áramokat.

• Egy terhelési kapcsoló és egy nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem kombinációja képes rövidzárlat-áramokat szakítani. Néhány védőelem szakítókapacitása még nagyobb, mint az áramköröké. Így ennek a kombinációnak a használata sem kevésbé hatékony, mint az áramkörök, de a költségeket jelentősen csökkentheti.

1.4 A terhelési kapcsoló és a nagy szakítókapacitású tartalék védőelem kombinációjának előnyei

A terhelési kapcsoló és a nagy szakítókapacitású védőelem kombinációja a következő előnyökkel jár:

1.4.1 Jó teljesítmény üres transzformátorok váltásában

A gyűrű - főegységek legtöbb terhelése elosztó transzformátorok. Általában a kapacitás nem haladja meg a 1250 KVA-t, és ritkán éri el a 1600 KVA-t. Egy elosztó transzformátor üres futási áramja általában a nominális áram 2%-a körül van, és a nagyobb elosztó transzformátorok üres futási áramai kisebbek. Amikor a gyűrű - főegység váltja a kis üres transzformátor áramát, jól teljesíti, és nem okoz magas túlterhelést.

1.4.2 Az elosztó transzformátorok hatékony védelme

Különösen a gőzöltes transzformátorok esetén a terhelési kapcsoló és a nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem kombinációja hatékonyabb, mint az áramkörök használata. Néha az utóbbi esetében még akár hatástalan védelem is lehet. A releváns információk szerint, ha egy gőzöltes transzformátorban rövidzárlat-hiba fordul elő, a híd ív által generált nyomás emelkedik, és a gőzöltes transzformátor olajának felhőskedése foglalja el azt a helyet, amely eredetileg az olajhoz tartozott. Az olaj átveszi a nyomást a transzformátor olajtartályába. Ahogy a rövidzárlat folytatódik, a nyomás tovább növekszik, ami a tartály torzítását és repedését okozza.

A tartály sérülésének elkerülése érdekében a hibát 20 ms-n belül kell kitisztítani. Ha áramkört használnak, a relévédelem jelenlétének, valamint saját működési időjének és ívkitisztítási időjének miatt a teljes nyitási idő általában nem kevesebb, mint 60 ms, ami nem hatékonyan védheti a transzformátort. Azonban a nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem gyors szakító funkcióval rendelkezik. Ezenkívül az áramkorlátozó funkcióval együtt 10 ms-n belül kitisztítheti a hibát, és korlátozhatja a rövidzárlat-áramot, hatékonyan védve a transzformátort. Így a nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelemeket a lehető leginkább az elektromos berendezések védelmére kell használni, nem pedig áramköröket. Még akkor is, ha a terhelés száraz transzformátor, a védőelem gyors működése jobb, mint az áramkörök használata.

1.4.3 A relévédelem koordinációja tekintetében

A legtöbb esetben nincs szükség áramkör használatára a gyűrű - főegységekben. Ez azért van, mert a gyűrű elosztási hálózat fejlécének (azaz a 110KV vagy 220KV aláállomány 10KV huzalátmeneti áramkörének) védőbeállításai általában a következők: az azonnali védelem időtartama 0s, a túl-áramvédelem időtartama 0.5s, a null sorrendű védelem időtartama 0.5s. Ha áramkört használnak a gyűrű - főegységekben, még ha a beállítási idő 0s is, a circuit breaker inherent operation time dispersion miatt nehéz garantálni, hogy a gyűrű - főegységben lévő áramkör, nem pedig a felső szintű áramkör, működik először.

1.4.4 A nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem lefelé lévő berendezékek védelmét biztosíthatja

Például árammérőket, kábeleket stb. A nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem védelmi tartománya a minimális olvadt áramtól (általában a védőelem nominális áramának 2-3-szorosa) a maximális szakítókapacitásig terjed. Az áramkorlátozó védőelem áram-idő karakterisztikája általában meredek inverz idő görbe. Rövidzárlat bekövetkezése után nagyon rövid idő alatt olvad és kitisztíti a hibát. Ha áramkört használnak a védelemhez, ez feltétlenül jelentősen növelni fogja más elektromos alkatrészek, például kábelek, árammérők és transzformátor csatlakozók hőstabilitási követelményeit, növelve az elektromos berendezések és a projekt költségeit. Itt meg kell jegyezni, hogy a terhelési kapcsoló és a nagy szakítókapacitású tartalék védőelem kombinációjának használatakor a két elemnek jól koordináltan kell működni. Ha a védőelem három fázisban nem olvad, a védőelem frissítője azonnal el kell indítania a terhelési kapcsolót, hogy elkerülje az egyfázis működést.

2. A végfelhasználói magasfeszültségi kamrák vezetékesítési formái

A GB14285-1993 "Relévédelem és biztonsági automatikus eszközök technikai szabvány" előírja, hogy a disztribúciós transzformátor védő kapcsológépének kiválasztásakor, ha a kapacitás 800 KVA-val egyenlő vagy ennél nagyobb, védő reléeszközzel ellátott áramkört kell kiválasztani. Ez a szabály két szempontból értelmezhető:

• Amikor a disztribúciós transzformátor kapacitása eléri a 800 KVA-t, korábban legtöbbször gőzöltes transzformátorok voltak, és gázrelével felszerelték. Az áramkör használata segíthet a gázrelével együtt a transzformátor hatékony védelmében.

• Azoknál a felhasználóknál, akiknek a berendezés kapacitása 800 KVA-nál nagyobb, különböző okokból egyfázisú földkapcsolat hiba okozhatja, hogy a null sorrendű védelem működjön, az áramkör tiltson és elkülönítse a hibát, hogy ne befolyásolja a fő aláállomány huzalátmeneti áramkörét, és ne zavarja a többi felhasználó normális energiaszolgáltatását. Emellett a szabvány egyértelműen előírja, hogy még akkor is, ha egyetlen transzformátor nem éri el ezt a kapacitást, de ha a felhasználó disztribúciós transzformátorjainak teljes kapacitása eléri a 800 KVA-t, akkor is teljesülni kell ennek a követelménynek. Jelenleg a legtöbb felhasználó magasfeszültségi kapcsolókamrájának vezetékesítési sémája alapvezetékesítési módszer, és erre épülve, be- és kimeneti vezetékek egyfő-egytartalék vagy dupla be- és kimeneti buszmetszéssel történő vezetékesítési módokat lehet kialakítani.

3. Következtetés

A 10kV disztribúciós transzformátorok védelmi konfigurációi főként áramkörökből, terhelési kapcsolókból vagy terhelési kapcsolókból és védőelemekből álló kombinációkból állnak. A technikai, gazdasági teljesítmény és üzemeltetési menedzsment tényezők figyelembevételével, akár 10kV gyűrű - főegységekben, akár végfelhasználói magasfeszültségi elosztási egységekben, a terhelési kapcsoló és a nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem kombinációja nem csak a nominális terhelési áramot biztosíthatja, de képes rövidzárlat-áramokat szakítani, és üres transzformátorok váltására alkalmas, hatékonyan védve a disztribúciós transzformátorokat. Így a terhelési kapcsoló és a nagy szakítókapacitású tartalék áramkorlátozó védőelem kombinációja ajánlott a disztribúciós transzformátorok védelmére.