Συστήματα Προστασίας Μετατροπέα: Προστασία Αερίου Υδρανθράκη Πληθυσμού και Σχεδιασμός Διαφορικών Ρελέ
Για συντομοκύκλωμα σε ηλεκτρικές γραμμές, πίνακες και εσωτερικά συστατικά του μετατροπέα, πρέπει να εγκατασταθούν κατάλληλα προστατικά συστήματα, τα οποία πρέπει να συμμορφώνονται με τις ακόλουθες διατάξεις:
Οι μετατροπείς με δυναμικό 10 MVA ή μεγαλύτερο που λειτουργούν μεμονωμένα, καθώς και οι μετατροπείς με δυναμικό 6.3 MVA ή μεγαλύτερο που λειτουργούν παράλληλα, πρέπει να εξοπλίζονται με διαφορική προστασία. Σημαντικοί μετατροπείς με δυναμικό 6.3 MVA ή μικρότερο που λειτουργούν μεμονωμένα μπορούν επίσης να εξοπλίζονται με διαφορική προστασία.
Οι μετατροπείς κάτω από 10 MVA μπορούν να εξοπλίζονται με προστασία από ταχύτατη υπερβολή ρεύματος και προστασία υπερβολής ρεύματος. Για μετατροπείς 2 MVA και μεγαλύτερους, αν το συντελεστής ευαισθησίας της προστασίας από ταχύτατη υπερβολή ρεύματος δεν είναι ικανοποιητικός, συνιστάται η διαφορική προστασία.
Για μετατροπείς με δυναμικό 0.4 MVA και μεγαλύτερο, πρωτογενή πίεση 10 kV ή κάτω, και σύνδεση διανύματος-άστρου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η προστασία από υπερβολή ρεύματος δύο φασών με τρία ρελέ.
Όλα τα προστατικά συστήματα που αναφέρονται παραπάνω πρέπει να λειτουργούν για την αποσύρση των κατακόρυφων διαχωριστικών σε όλες τις πλευρές του μετατροπέα.
Κατά τη λειτουργία του μετατροπέα, οι εσωτερικές βλάβες μπορεί μερικές φορές να είναι δύσκολο να ανιχνευθούν και να επεξεργαστούν γρήγορα, με δυνατότητα να οδηγήσουν σε ατυχήματα. Η εγκατάσταση προστασίας από αέριο μπορεί να βοηθήσει σε μεγάλο βαθμό στην πρόληψη τέτοιων περιστατικών.
Εισαγωγή στην Προστασία από Αέριο
Η προστασία από αέριο είναι μία από τις κύριες προστασίες των μετατροπέων και ανήκει στην μη ηλεκτρική προστασία. Διακρίνεται σε προστασία από ελαφρύ αέριο και προστασία από βαρύ αέριο. Οι λειτουργικές αρχές διαφέρουν: Η προστασία από ελαφρύ αέριο λειτουργεί όταν μικρές εσωτερικές βλάβες προκαλούν την αποσύνθεση του απομονωτικού λάδιου και την παραγωγή αερίου λόγω θερμότητας. Το συσσωρευμένο αέριο στον άνω μέρος του ρελέ κάνει το ανοιχτό φτερούδι να χάσει την επιφανειακή του δύναμη και να βυθίσει, ενεργοποιώντας το ρελέ επαφής και στέλνοντας σήμα ειδοποίησης. Η προστασία από βαρύ αέριο λειτουργεί όταν μια σοβαρή εσωτερική βλάβη προκαλεί το λάδι να επεκταθεί γρήγορα λόγω θερμότητας ή αναφώνιας, παράγοντας μεγάλο όγκο αερίου και ταχύ ρεύμα λαδιού προς τον αποθετή. Αυτό το ρεύμα επηρεάζει το παραστάσι μέσα στο ρελέ, νικώντας την αντίσταση της ελατήρας και μετακινώντας το μαγνήτη για την ενεργοποίηση του ρελέ επαφής, με αποτέλεσμα την ένταξη εντολής αποσύρσεως. Θα πρέπει συνήθως να ρυθμίζεται σε λειτουργία αποσύρσεως. Εκτός από την προστασία από αέριο, η μη ηλεκτρική προστασία για μεγάλους εμβεβλημένους μετατροπείς συνήθως περιλαμβάνει επίσης προστασία από αποκοπή πίεσης και από ξαφνική αλλαγή πίεσης.
Η κύρια διαφορά μεταξύ προστασίας από ελαφρύ αέριο και προστασίας από βαρύ αέριο βρίσκεται στις ρυθμίσεις του ρελέ: Η προστασία από ελαφρύ αέριο εκδίδει μόνο σήμα ειδοποίησης χωρίς αποσύρσεις, ενώ η προστασία από βαρύ αέριο εκδίδει άμεση εντολή αποσύρσεως.
Το μηδενικό τάσιμο ισούται με το διανυσματικό άθροισμα των τριών φάσεων. Η μέθοδος υπολογισμού του μηδενικού ρεύματος είναι παρόμοια.
Η αρχή λειτουργίας της προστασίας από βαρύ αέριο βασίζεται σε σχεδιασμό με πλαβό και ρελέ επαφής. Το διάστημα λαδιού του ρελέ είναι συνδεδεμένο με το δεξαμενόνιο του μετατροπέα. Όταν μια βλάβη παράγει αέριο, η συσσώρευση του αερίου χαμηλώνει το πλαβό σε συγκεκριμένη θέση, κλείνοντας την επαφή της πρώτης στάδιου για την ενεργοποίηση ειδοποίησης από ελαφρύ αέριο. Καθώς το αέριο συνεχίζει να συσσωρεύεται, το πλαβό κατεβαίνει περαιτέρω, ενεργοποιώντας την επαφή της δεύτερης στάδιου, κλείνοντας τον κύκλωμα βαριού αερίου και τροποποιώντας τον κατακόρυφο διαχωριστή.
Διαφορά στις Λειτουργικές Αρχές μεταξύ Προστασίας από Ελαφρύ και Βαρύ Αέριο
Τα ρελέ ελαφρού αερίου αποτελούνται από ανοιχτό φτερούδι και επαφές ρελέ, και λειτουργούν για την αποστολή σήματος. Τα ρελέ βαριού αερίου αποτελούνται από παραστάσι, ελατήριο και επαφές ρελέ, και λειτουργούν για την αποσύρσεις.
Κατά την κανονική λειτουργία, το ρελέ είναι γεμάτο λάδι, και το ανοιχτό φτερούδι επιπλέει λόγω της επιφανειακής του δύναμης, κρατώντας τις επαφές ρελέ ανοιχτές. Όταν συμβαίνει μικρή εσωτερική βλάβη, το αργά αυξανόμενο αέριο εισέρχεται στο ρελέ, χαμηλώνοντας το επίπεδο λαδιού. Το ανοιχτό φτερούδι περιστρέφεται αντικλινωτά γύρω από τον άξονα, κλείνοντας την επαφή ρελέ και εκδίδοντας σήμα ειδοποίησης. Όταν συμβαίνει σοβαρή εσωτερική βλάβη, παράγεται γρήγορα μεγάλο όγκος αερίου, προκαλώντας ξαφνική αύξηση της πίεσης στο δεξαμενόνιο και ταχύ ρεύμα λαδιού προς τον αποθετή. Αυτό το ρεύμα επηρεάζει το παραστάσι μέσα στο ρελέ, νικώντας την αντίσταση της ελατήρας, μετακινώντας το μαγνήτη προς την επαφή ρελέ, κλείνοντας την επαφή και εκδίδοντας εντολή αποσύρσεως.
Η χαρακτηριστική του ρελέ αναφέρεται στη σχέση μεταξύ των εισερχόμενων και εξερχόμενων ποσοτήτων κατά τη διάρκεια όλης της λειτουργίας. Είτε λειτουργεί είτε επιστρέφει, το ρελέ μετακινείται άμεσα από την αρχική σε τελική θέση χωρίς να σταματά σε καμία μεσαία θέση. Αυτή η "σταδιακή" χαρακτηριστική είναι γνωστή ως χαρακτηριστική του ρελέ.
