Wstępne studium konfiguracji ochrony transformatora dystrybucyjnego 10kV

1. Formy połączeń Pierścieniowego-Modułu Głównego
1.1 Skład Pierścieniowego-Modułu Głównego

Pierścieniowy-Moduł Główny (RMU) składa się z przegród. Zwykle ma co najmniej trzy przegrody, w tym dwie przegrody dla wejścia i wyjścia kabla pierścienia oraz jedna przegroda dla obwodu transformatora.

1.2 Konfiguracja trybów ochrony dla Pierścieniowego-Modułu Głównego

Przegrody kablew pierścienia i przegrody kablew transformatora wykorzystują przełączniki obciążenia, zwykle trójpołożeniowe przełączniki obciążenia z funkcjami zamknięcia, otwarcia i ziemienia. Przegrody kablew transformatora są również wyposażone w zapasowe ograniczające prąd bezpieczniki o dużej mocy rozłączania do ochrony. Praktyczne działanie udowodniło, że to jest prosta, niezawodna i ekonomiczna metoda dystrybucji energii.

1.3 Charakterystyka konfiguracji ochrony dla Pierścieniowego-Modułu Głównego

Przełącznik obciążenia służy do przełączania nominalnych prądów obciążenia. Ma cechy takie jak prosta struktura i niski koszt, ale nie może przerwać prądów zwarciowych. Zapasowy ograniczający prąd bezpiecznik o dużej mocy rozłączania pełni rolę elementu ochronnego i może przerwać prądy zwarciowe. Połączenie tych dwóch elementów organicznie może spełniać wymagania operacyjne i ochronne systemu dystrybucji energii w różnych normalnych i awaryjnych trybach pracy. Określenie parametrów automatu i projektowanie oraz produkcja jego struktury są realizowane w ścisłym zgodzie ze standardami.

Ma zarówno funkcje operacyjne, jak i ochronne, dlatego jego struktura jest skomplikowana, a koszt wysoki, co czyni szerokoskalowe użycie nierealistycznym. W pierścieniowych modułach głównych używa się dużej liczby kombinacji przełączników obciążenia i zapasowych ograniczających prąd bezpieczników o dużej mocy rozłączania. Funkcje operacyjne i ochronne sprzętu elektrycznego, które nie są dokładnie takie same, są realizowane przez dwa proste i tanie komponenty. To znaczy, że przełącznik obciążenia służy do wykonania dużej liczby operacji przełączania obciążeń, podczas gdy zapasowy ograniczający prąd bezpiecznik o dużej mocy rozłączania służy do ochrony sprzętu, gdzie zwarzenia rzadko występują. To dobrze rozwiązuje problem, unikając użycia skomplikowanych i drogich automatów, jednocześnie spełniając rzeczywiste wymagania operacyjne.

• Automaty mają wszystkie funkcje ochronne i operacyjne, ale są drogie.

• Przełączniki obciążenia mają podobne właściwości do automatów, ale nie mogą przerwać prądów zwarciowych.

• Kombinacja przełącznika obciążenia i zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania może przerwać prądy zwarciowe. Moc rozłączania niektórych bezpieczników jest nawet wyższa niż u automatów. Dlatego użycie tej kombinacji jest równie skuteczne, co użycie automatu, ale koszty można znacznie obniżyć.

1.4 Zalety kombinacji przełącznika obciążenia i zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania

Kombinacja przełącznika obciążenia i zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania ma następujące zalety:

1.4.1 Dobra wydajność przy przełączaniu transformatorów bez obciążenia

Większość obciążeń w pierścieniowych modułach głównych to transformatory dystrybucyjne. Zazwyczaj ich moc nie przekracza 1250 KVA, a w wyjątkowych przypadkach dochodzi do 1600 KVA. Prąd bez obciążenia transformatora dystrybucyjnego wynosi zazwyczaj około 2% prądu nominalnego, a prąd bez obciążenia większego transformatora dystrybucyjnego jest mniejszy. Gdy pierścieniowy moduł główny przełącza mały prąd transformatora bez obciążenia, działa dobrze i nie generuje wysokiego nadprężenia.

1.4.2 Efektywna ochrona transformatorów dystrybucyjnych

Szczególnie dla transformatorów olejowych, użycie przełącznika obciążenia z zapasowym ograniczającym prąd bezpiecznikiem o dużej mocy rozłączania jest bardziej efektywne niż użycie automatu. Czasami, ten drugi może nawet nie zapewnić efektywnej ochrony. Powiązane informacje pokazują, że gdy transformator olejowy ma uszkodzenie zwarciowe, ciśnienie generowane przez łuk wzrasta, a pęcherze utworzone przez parowanie oleju zajmują przestrzeń, która pierwotnie należała do oleju. Olej przekazuje ciśnienie do zbiornika oleju transformatora. W miarę kontynuowania zwarca, ciśnienie dalej rośnie, powodując deformację i pęknięcie zbiornika.

Aby uniknąć uszkodzenia zbiornika, uszkodzenie musi być usunięte w ciągu 20 ms. Jeśli używany jest automat, ze względu na obecność ochrony relacyjnej, plus jego własny czas działania i czas gaszenia łuku, całkowity czas otwarcia zazwyczaj nie jest mniejszy niż 60 ms, co nie zapewnia efektywnej ochrony transformatora. Jednak zapasowy ograniczający prąd bezpiecznik o dużej mocy rozłączania ma szybką funkcję rozłączania. Dzięki swojej funkcji ograniczania prądu może usunąć uszkodzenie i ograniczyć prąd zwarciowy w ciągu 10 ms, efektywnie chroniąc transformator. Dlatego, aby ochronić sprzęt elektryczny, należy używać zapasowych ograniczających prąd bezpieczników o dużej mocy rozłączania zamiast automatów. Nawet jeśli obciążenie to jest suchym transformatorem, ochrona bezpiecznikiem działa szybko i jest lepsza niż użycie automatu.

1.4.3 Pod względem koordynacji ochrony relacyjnej

W większości przypadków nie ma potrzeby użycia automatu w pierścieniowym module głównym. Jest to spowodowane tym, że ustawienia ochrony automatu na początku sieci pierściennej (tj. automatu linii napędowej 10KV w stacji przekształtniczej 110KV lub 220KV) są zazwyczaj następujące: czas ochrony natychmiastowej wynosi 0s, czas ochrony przeciw przepływowi wynosi 0,5s, a czas ochrony zerowej sekwencji wynosi 0,5s. Jeśli w pierścieniowym module głównym używany jest automat, nawet jeśli czas ustawienia wynosi 0s, ze względu na rozproszenie naturalnego czasu działania automatu, trudno jest zagwarantować, że automat w pierścieniowym module głównym, a nie wyższy automat, będzie działał jako pierwszy.

1.4.4 Zapasowy ograniczający prąd bezpiecznik o dużej mocy rozłączania może zapewnić ochronę dla sprzętu dolnego poziomu

Takich jak transformatory prądowe, kabele itp. Zakres ochrony zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania może wynosić od minimalnej wartości topienia (zwykle 2-3 razy prąd nominalny bezpiecznika) do maksymalnej mocy rozłączania. Charakterystyka prąd-czas ograniczającego prąd bezpiecznika jest zazwyczaj stromą krzywą odwrotno-czasową. Po wystąpieniu zwarca może stopić się i usunąć uszkodzenie w bardzo krótkim czasie. Jeśli do ochrony używany jest automat, nieuniknionie znacznie zwiększy to wymagania termicznej stabilności innych komponentów elektrycznych, takich jak kabele, transformatory prądowe i izolatory transformatora, zwiększając koszty sprzętu elektrycznego i koszty projektu. Tutaj należy zauważyć, że podczas użycia kombinacji przełącznika obciążenia i zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania, oba te elementy powinny być dobrze współgrupowane. Gdy bezpiecznik nie stopi się w trzech fazach, uderzacz bezpiecznika powinien natychmiast otworzyć przełącznik obciążenia, aby zapobiec pracy jednofazowej.

2. Formy połączeń komór wysokiego napięcia dla końcowych użytkowników

Standard GB14285 - 1993 "Techniczny kod dla ochrony relacyjnej i urządzeń bezpieczeństwa automatycznego" stanowi, że przy wyborze ochronnego sprzętu rozdzielczego dla transformatora dystrybucyjnego, gdy moc jest równa lub większa niż 800 KVA, należy wybrać automat z urządzeniem ochrony relacyjnej. Ta zasada może być zrozumiana na podstawie następujących dwóch aspektów potrzeb:

• Gdy moc transformatora dystrybucyjnego osiąga 800 KVA i więcej, w przeszłości większość z nich były transformatorami olejowymi i były wyposażone w relacje gazowe. Użycie automatu może współpracować z relacją gazową, aby efektywnie chronić transformator.

• Dla użytkowników z pojemnością urządzenia większą niż 800 KVA, ze względu na różne powody, zdarzenie zwarca jednofazowego może spowodować, że ochrona zerowej sekwencji zadziała, powodując, że automat odłączy się i izoluje uszkodzenie, aby nie spowodować działania automatu linii napędowej głównej stacji przekształtniczej i nie wpłynąć na normalne zasilanie innych użytkowników. Ponadto standard jasno stanowi, że nawet jeśli pojedynczy transformator nie osiąga tej pojemności, ale jeśli łączna pojemność transformatorów dystrybucyjnych użytkownika wynosi 800 KVA, to to wymaganie powinno być również spełnione. Obecnie schemat połączeń większości sal switchgear użytkowników to podstawowy sposób połączeń, a na tej podstawie można wyprowadzić sposoby połączeń, takie jak jedno główne i jedno rezerwowe wejście linii lub podwójne wejścia linii z sekcjonowaniem szyny.

3. Podsumowanie

Konfiguracje ochronne dla transformatorów dystrybucyjnych 10kV obejmują głównie automaty, przełączniki obciążenia lub przełączniki obciążenia z bezpiecznikami. Biorąc pod uwagę czynniki techniczne, ekonomiczne i zarządcze, zarówno w pierścieniowym module głównym 10kV, jak i w jednostce dystrybucji wysokiego napięcia dla końcowych użytkowników, konfiguracja ochronna kombinacji przełącznika obciążenia i zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania może nie tylko dostarczać nominalne prądy obciążenia, ale także przerwać prądy zwarciowe i ma wydajność przełączania transformatorów bez obciążenia, co efektywnie chroni transformatory dystrybucyjne. Dlatego zaleca się konfigurację kombinacji przełącznika obciążenia i zapasowego ograniczającego prąd bezpiecznika o dużej mocy rozłączania jako tryb ochrony dla ochrony transformatorów dystrybucyjnych.