Hlavní transformátor záložní ochrany: Klíčové funkce a průvodce řešením poruch

Záložní ochrana hlavního transformátoru

Cílem záložní ochrany hlavního transformátoru je předcházet přetokům v cívkách transformátoru způsobeným externími poruchami, sloužit jako záložní ochrana pro sousední komponenty (sběrnice nebo vedení) a pokud je to možné, sloužit jako záloha primární ochrany transformátoru v případě interních poruch. Záložní ochrana se používá k izolaci poruch, když selže primární ochrana nebo spínací přístroje.

Nulové sekvenční ochrany hlavního transformátoru jsou záložní ochranou pro transformátory v systémech s přímě napojeným neutrálním vedením. Nejsou vhodné pro systémy s nepřímě napojeným neutrálním vedením.

Běžné fáze-fáze krátkozaměření záložní ochrany pro transformátory zahrnují přetokovou ochranu, nízkonapěťově iniciovanou přetokovou ochranu, složenově iniciovanou přetokovou ochranu a negativně sekvenční přetokovou ochranu. Impedanční ochrana se také někdy používá jako záložní ochrana.

Analýza běžných příčin zapnutí záložní ochrany hlavního transformátoru

• Přetoková ochrana s kompozičním napěťovým blokováním

• Směr směrem k sběrnici: Zapnutí obvykle indikuje krátkozaměření na sběrnici nebo vedení, kde selhala ochrana.

• Směr směrem k transformátoru: Zapnutí obvykle indikuje krátkozaměření na dolní sběrnici nebo vedení, kde selhala ochrana. Selhání primární ochrany transformátoru je velmi nepravděpodobné.

• Nesměrová přetoková ochrana s kompozičním napěťovým blokováním

• Sekce I: Zapnutí obvykle indikuje poruchu na sběrnici. První časová prodleva odpojí spojku sběrnic, druhá časová prodleva odpojí místní stranu.

• Sekce II: Synchronizace s ochranou vedení; zapnutí obvykle indikuje selhání ochrany vedení.

• Sekce III: Slouží jako záloha pro Sekci II; zapnutí odpojí všechny tři strany transformátoru.

• Obecně slouží jako záložní ochrana pro konečné podstatiové stanice.

• U transformátorů s nominálním napětím 330 kV a vyšším slouží přetoková ochrana s kompozičním napěťovým blokováním na vysoké a střední straně jako velká záloha, bez směru a s delší časovou prodlevou, protože impedanční ochrana poskytuje citlivou zálohu (např. úplné vypnutí v podstatiové stanici Yongdeng, Gansu, na 330 kV).

• Pokud je směrové nastavení na střední straně transformátoru směřováno k systému, slouží jako záložní ochrana, efektivně stávající se zálohou ochrany střední sběrnice:

• Když záložní ochrana hlavního transformátoru zapne a primární ochrana nezapne, obvykle by měla být považována za externí poruchu – buď poruchu na sběrnici nebo vedení – která eskalovala, což způsobilo zapnutí záložní ochrany hlavního transformátoru.

• Ochrana mezerového bodu: Zapnutí indikuje poruchu zemně v systému.

• Nulová sekvenční přetoková ochrana:

• Sekce I: Slouží jako záložní ochrana pro zemně spojené poruchy v transformátoru a sběrnici.

• Sekce II: Slouží jako záložní ochrana pro zemně spojené poruchy na vývodních vedeních.

• Pracovní proud a časová prodleva musí být synchronizovány s etapy záložních zemně spojených ochran sousedních komponentů.

Prohlídka rozsahu poruchy

• Po zapnutí záložní ochrany hlavního transformátoru je pravděpodobnost, že porucha na vedení způsobí eskalaci a zapnutí, mnohem vyšší než porucha na sběrnici. Proto by po zapnutí měl být důraz na kontrolu, zda zapnula ochrana vedení. Pro vedení nad 220 kV by se měla dále věnovat pozornost tomu, zda selhalo samotné ochranné zařízení.

• Pokud nejsou na vedeních nalezeny signály o zapnutí ochrany, existují dvě možnosti: buď ochrana nezapnula během poruchy, nebo došlo k poruše na sběrnici.

• Pokud jsou na vedení přítomny signály o zapnutí ochrany, odpojte odpovídající spínací přístroj vedení. Po potvrzení, že na sběrnici a spínacích přístrojích transformátoru nejsou žádné neobvyklosti, se zaměřte na identifikaci příčiny, proč spínací přístroj vedení nezapnul.

Izolace a řešení poruchy

• Na základě zapnutí ochrany, signálů, ukazatelů přístrojů atd. určete rozsah poruchy a rozsah výpadku. Vytiskněte záznam o poruchě. Pokud došlo ke ztrátě stanicového transformátoru, přepněte na záložní stanicový transformátor a aktivujte nouzové osvětlení.

• Odpojte všechny spínací přístroje vedení na deenergizované sběrnici. Pokud některé neodpojily, ručně je odpojte. Po potvrzení, že na sběrnici a spínacích přístrojích transformátoru nejsou žádné neobvyklosti, nabijte deenergizovanou sběrnici:

• Pokud odpojil spínací přístroj na vysoké straně, použijte spínací přístroj sběrnice k nabíjení deenergizované sběrnice (s zapnutou ochranou při nabíjení).

• Pokud odpojily spínací přístroje na střední nebo nízké straně, použijte spínací přístroj hlavního transformátoru k nabíjení sběrnice (obecně by měla být snížena časová prodleva záložní ochrany).

• V podstatiových stanicích s dvojitou sběrnicí, pokud dojde k poruše na sběrnici, použijte metodu chladného převodu k přesunu spínacích přístrojů pracujících na vadné sběrnici na zdravou sběrnici, aby bylo obnoveno dodávání energie.

• Pokud izolace místa poruchy způsobí, že sběrnice PT ztratí energii, nejdříve izolujte PT, pak nabijte deenergizovanou sběrnici. Po úspěšném nabíjení zavřete sekundární paralelní spínací přístroj PT a pak obnovte dodávání energie vedením.

• Pokud na deenergizované sběrnici a vedeních nejsou žádné známky poruchy nebo neobvyklosti a všechny spínací přístroje vedení jsou odpojené, postupujte podle instrukcí dispeče a zavřete spínací přístroj hlavního transformátoru a spínací přístroj sběrnice, abyste nabili sběrnici. Jakmile je nabíjení normální, zakážte automatické opětovné zapnutí vedení a postupně testujte každé vedení, abyste identifikovali spínací přístroj, který nezapnul.

• Po zapnutí ochrany mezery, pokud nejsou nalezeny žádné neobvyklosti u zařízení, čekejte na instrukce dispeče pro další postup.

Popis případu

V 500 kV podstatiové stanici fungují ve vzájemné paralelce dva autotransformátory, každý vybaven dvojitými ochrannými systémy. Když dojde k poruše na jedné části 220 kV sběrnice nebo na spojeném vedení a odpovídající spínací přístroj sběrnice nebo vedení (a jeho ochranné zařízení) správně nefunguje, záložní ochrany obou transformátorů, jako jsou impedanční ochrany, směrové přetokové ochrany s kompozičním napěťovým blokováním a směrové nulové sekvenční přetokové ochrany, současně zapnou a iniciují odpojení. Nejprve se odpojí spojka sběrnic nebo oddělovací spínací přístroj, což zajistí pokračující normální provoz nevadných částí sběrnic, což omezí rozsah výpadku a minimalizuje dopad přerušení dodávky energie.

Konkrétní postup je následující:

• Po detekci poruchy na 220 kV sběrnici nebo vedení spojené s selháním spínacího přístroje reaguje záložní ochranný systém transformátoru okamžitě.

• Záložní ochrana nejprve způsobí odpojení spojky sběrnic nebo oddělovacího spínacího přístroje, aby izolovala poruchovou zónu a zabránila šíření poruchy na ostatní normálně fungující části systému.

• Tato strategie zajišťuje, že i když primární ochrana neodpoví rychle, zbytek systému zůstane chráněn a neovlivněn, a rozsah výpadku je minimalizován.

Tento případ zdůrazňuje klíčovou roli záložní ochrany transformátoru v provozu elektrické sítě, zejména v efektivním omezování dopadu neočekávaných poruch a udržování stability a spolehlivosti elektrického systému.