Protección de Respaldo del Transformador Principal: Funciones Clave y Guía de Manejo de Fallas
Protección de Respaldo del Transformador Principal
El propósito de la protección de respaldo del transformador principal es prevenir el sobrecorriente en los devanados del transformador causado por fallas externas, servir como protección de respaldo para componentes adyacentes (barras o líneas) y, cuando sea posible, actuar como respaldo para la protección primaria del transformador en caso de fallas internas. La protección de respaldo se utiliza para aislar las fallas cuando la protección primaria o los interruptores fallan.
La protección de secuencia cero del transformador principal es una protección de respaldo para transformadores en sistemas con neutro directamente conectado a tierra. No es aplicable en sistemas con neutro no directamente conectado a tierra.
Las protecciones de respaldo comunes para cortocircuitos entre fases en transformadores incluyen protección contra sobrecorriente, protección contra sobrecorriente iniciada por baja tensión, protección contra sobrecorriente iniciada por tensión compuesta y protección contra sobrecorriente de secuencia negativa. A veces también se usa la protección de impedancia como protección de respaldo.
Análisis de Causas Comunes para la Operación de la Protección de Respaldo del Transformador Principal
Protección de Sobrecorriente Direccional con Bloqueo de Tensión Compuesta
Hacia la barra: La operación generalmente indica un cortocircuito en la barra o línea de alimentación donde la protección no funcionó.
Hacia el transformador: La operación generalmente indica un cortocircuito en una barra o línea de alimentación aguas abajo donde la protección no funcionó. Es muy poco probable que falle la protección principal del transformador.
Protección de Sobrecorriente No Direccional con Bloqueo de Tensión Compuesta
Segmento I: La operación generalmente indica una falla en la barra. El primer retardo de tiempo desconecta el enlace de barras, y el segundo retardo de tiempo desconecta el lado local.
Segmento II: Coordinado con la protección de línea; la operación generalmente indica un fallo de la protección de línea.
Segmento III: Sirve como respaldo para el Segmento II; la operación desconecta los tres lados del transformador.
Generalmente sirve como protección de respaldo para subestaciones terminales.
En transformadores de 330kV y superiores, la protección de sobrecorriente bloqueada por tensión compuesta en los lados de alta y media tensión actúa como un gran respaldo, sin dirección y con un retardo de tiempo más largo, ya que la protección de distancia (impedancia) proporciona un respaldo sensible (por ejemplo, el incidente de apagón total en la Subestación Yongdeng, Gansu, a 330kV).
Si la configuración direccional en el lado de media tensión del transformador apunta hacia el sistema, sirve como protección de respaldo, convirtiéndose efectivamente en el respaldo para la protección de la barra de media tensión:
Cuando la protección de respaldo del transformador principal opera para desconectar y la protección principal no opera, generalmente debe considerarse una falla externa, ya sea en la barra o en la línea, que ha escalado, causando que la protección de respaldo del transformador principal opere.
Protección de Brecha en el Punto Neutro: La operación indica una falla a tierra en el sistema.
Protección de Sobrecorriente de Secuencia Cero:
Segmento I: Actúa como protección de respaldo para fallas a tierra en el transformador y la barra.
Segmento II: Actúa como protección de respaldo para fallas a tierra en las líneas de salida.
La corriente de operación y el retardo de tiempo deben coordinarse con las etapas de respaldo a tierra de los componentes adyacentes.
Inspección del Rango de Falla
Después de un viaje de la protección de respaldo del transformador principal, la probabilidad de que una falla en la línea cause un viaje escalonado es mucho mayor que una falla en la barra. Por lo tanto, después de un viaje, el enfoque debe ser verificar si la protección de línea ha operado. Para líneas superiores a 220kV, también se debe prestar especial atención a si el dispositivo de protección mismo ha fallado.
Si no se encuentran señales de operación de protección en las líneas, hay dos posibilidades: o bien la protección no operó durante la falla, o hubo una falla en la barra.
Si hay señales de operación de protección en una línea de alimentación, desconecte el interruptor de línea correspondiente. Después de confirmar que no hay anomalías en la barra y los interruptores de viaje del transformador, enfoquese en identificar la causa del fallo del interruptor de línea para desconectar.
Aislamiento y Manejo de Fallas
Basándose en la operación de la protección, señales, indicaciones de instrumentos, etc., determine el alcance de la falla y el alcance de la interrupción. Imprima el informe de registro de fallas. Si se pierde el transformador de servicio de la estación, cambie al transformador de servicio de respaldo de la estación primero y active la iluminación de emergencia.
Desconecte todos los interruptores de línea en la barra desenergizada. Si se encuentra alguno que no se haya abierto, tripee manualmente. Después de confirmar que no hay anomalías en los interruptores de la barra y del transformador, cargue la barra desenergizada:
Si el interruptor del lado de alta tensión se desconectó, use el interruptor de enlace de barras para cargar la barra desenergizada (con protección de carga activada).
Si los interruptores del lado de media o baja tensión se desconectaron, use el interruptor del transformador principal para cargar la barra (generalmente, el retardo de tiempo de la protección de respaldo debe reducirse).
En subestaciones con configuración de doble barra, si ocurre una falla en la barra, utilice el método de transferencia de barra fría para mover los interruptores que operan en la barra defectuosa a la barra sana para restaurar el suministro de energía.
Si aislar el punto de falla hace que la PT de la barra pierda energía, aísle la PT primero, luego cargue la barra desenergizada. Después de una carga exitosa, cierre el interruptor de paralelización secundario de la PT, y luego restablezca el suministro de energía a las líneas.
Si no hay signos de falla o anomalías en la barra y líneas desenergizadas, con todos los interruptores de línea desconectados, siga las instrucciones de despacho para cerrar el interruptor del transformador principal y el interruptor de enlace de barras para cargar la barra. Una vez que la carga sea normal, deshabilite el recierre automático de la línea y energice secuencialmente cada línea para identificar el interruptor que no operó.
Después de que la protección de brecha opere, si no se encuentran anomalías en el equipo, espere las instrucciones de despacho para manejarlo.
Descripción del Caso
En una subestación de 500kV, dos autotransformadores operan en paralelo, cada uno equipado con sistemas de protección dual. Cuando ocurre una falla en una sección de la barra de 220kV o en una línea conectada, y el interruptor de barra o línea correspondiente (y su dispositivo de protección) no opera correctamente, las protecciones de respaldo de ambos transformadores, como la protección de impedancia, la protección de sobrecorriente direccional con bloqueo de tensión compuesta y la protección de sobrecorriente de secuencia cero direccional, se activarán simultáneamente e iniciarán el viaje. El interruptor de enlace o de seccionamiento se desconecta primero, asegurando la operación continua normal de las secciones de la barra no afectadas, limitando así el área de interrupción y minimizando el impacto de la interrupción de energía.
La operación específica es la siguiente:
Al detectar una falla en la barra o línea de 220kV combinada con un fallo del interruptor para operar, el sistema de protección de respaldo del transformador responde inmediatamente.
La protección de respaldo primero desencadena la desconexión del interruptor de enlace o de seccionamiento para aislar la zona fallida y prevenir que la falla se propague a otras partes del sistema que operan normalmente.
Esta estrategia asegura que, incluso si la protección primaria no responde de manera oportuna, el resto del sistema permanece protegido y no afectado, y el alcance de la interrupción se minimiza.
Este caso destaca el papel crítico de la protección de respaldo del transformador en las operaciones de la red eléctrica, especialmente en contener eficazmente el impacto de las fallas inesperadas y mantener la estabilidad y confiabilidad del sistema de energía.
