ترانسفورماتور اصلی پشتیبانی حفاظت: توابع کلیدی و راهنمای رسیدگی به خطا

پروتکل پشتیبان اصلی ترانسفورماتور

هدف پروتکل پشتیبان اصلی ترانسفورماتور جلوگیری از جریان بیش از حد در پیچهای ترانسفورماتور ناشی از خطاهای خارجی، عمل به عنوان پروتکل پشتیبان برای مولفه‌های مجاور (پرتوها یا خطوط) و همچنین، در صورت امکان، عمل به عنوان پروتکل پشتیبان برای محافظت اصلی ترانسفورماتور در صورت رخ دادن خطاهای داخلی است. پروتکل پشتیبان برای جدا کردن خطاها استفاده می‌شود زمانی که محافظت اصلی یا قطع‌کننده‌های مداری شکست می‌خورند.

پروتکل دنباله‌ای صفر ترانسفورماتور یک پروتکل پشتیبان برای ترانسفورماتورها در سیستم‌های با خنثی مستقیماً متصل شده است. این پروتکل در سیستم‌های با خنثی غیرمستقیماً متصل شده قابل اعمال نیست.

محافظت‌های پشتیبان رایج برای خطاها فاز به فاز در ترانسفورماتورها شامل محافظت جریان بیش از حد، محافظت جریان بیش از حد با آغازگر ولتاژ پایین، محافظت جریان بیش از حد با آغازگر ولتاژ مرکب و محافظت جریان دنباله‌ای منفی است. گاهی اوقات محافظت مقاومت نیز به عنوان پروتکل پشتیبان استفاده می‌شود.

تجزیه و تحلیل علل رایج عملکرد پروتکل پشتیبان اصلی ترانسفورماتور

• محافظت جریان بیش از حد جهت‌دار با بلاک‌کردن ولتاژ مرکب

• جهت به سمت پرتو: عمل معمولاً نشان‌دهنده خطا در پرتو یا خط فیدر است که محافظت در آن عمل نکرده است.

• جهت به سمت ترانسفورماتور: عمل معمولاً نشان‌دهنده خطا در پرتو یا خط فیدر پایین‌دست است که محافظت در آن عمل نکرده است. شکست محافظت اصلی ترانسفورماتور بسیار نامحتمل است.

• محافظت جریان بیش از حد غیرجهت‌دار با بلاک‌کردن ولتاژ مرکب

• بخش I: عمل معمولاً نشان‌دهنده خطا در پرتو است. تأخیر اول قطع‌کننده پرتو را قطع می‌کند و تأخیر دوم طرف محلی را قطع می‌کند.

• بخش II: هماهنگ با محافظت خط؛ عمل معمولاً نشان‌دهنده شکست محافظت خط است.

• بخش III: به عنوان پشتیبان بخش II عمل می‌کند؛ عمل همه سه طرف ترانسفورماتور را قطع می‌کند.

• به طور کلی به عنوان محافظت پشتیبان برای زیراستانس‌های پایانه‌ای عمل می‌کند.

• در ترانسفورماتورهای با نامی 330kV و بالاتر، محافظت جریان بیش از حد با بلاک‌کردن ولتاژ مرکب در سوی بالا و متوسط بدون جهت و با تأخیر طولانی‌تر، به عنوان یک پشتیبان بزرگ عمل می‌کند، زیرا محافظت فاصله (مقاومت) حساسیت پشتیبانی می‌کند (مثلاً حادثه توقف کامل در زیراستانس یونگدن، گانسو، در 330kV).

• اگر تنظیم جهت در سوی متوسط ترانسفورماتور به سمت سیستم اشاره دارد، به عنوان محافظت پشتیبان عمل می‌کند و به نوعی محافظت پشتیبان پرتو متوسط می‌شود:

• وقتی محافظت پشتیبان اصلی ترانسفورماتور عمل کرده و محافظت اصلی عمل نکرده است، باید به طور کلی یک خطا خارجی — چه خطا در پرتو یا خط — که افزایش یافته و باعث عمل محافظت پشتیبان اصلی ترانسفورماتور شده است، در نظر گرفته شود.

• محافظت فاصله خنثی: عمل نشان‌دهنده خطا در سیستم زمینی است.

• محافظت جریان دنباله‌ای صفر:

• بخش I: به عنوان محافظت پشتیبان برای خطاها در ترانسفورماتور و پرتو عمل می‌کند.

• بخش II: به عنوان محافظت پشتیبان برای خطاها در خطوط خروجی عمل می‌کند.

• جریان عملیاتی و تأخیر باید با مراحل پشتیبانی زمینی مولفه‌های مجاور هماهنگ باشد.

بررسی محدوده خطا

• پس از عمل محافظت پشتیبان اصلی ترانسفورماتور، احتمال خطا در خط که باعث عمل محافظت پشتیبان شده است بسیار بیشتر از خطا در پرتو است. بنابراین، بعد از عمل، تمرکز باید بر بررسی این باشد که آیا محافظت خط عمل کرده است. برای خطوط بالای 220kV، باید به خصوص به این نکته توجه کرد که آیا دستگاه محافظت خود عمل نکرده است.

• اگر سیگنال‌های عمل محافظت در خطوط یافت نشود، دو احتمال وجود دارد: یا محافظت در زمان خطا عمل نکرده یا خطا در پرتو بوده است.

• اگر سیگنال‌های عمل محافظت در یک خط فیدر موجود باشد، قطع‌کننده متناظر خط را قطع کنید. پس از تأیید عدم وجود ناهماهنگی در پرتو و قطع‌کننده‌های ترانسفورماتور، روی شناسایی دلیل عدم عمل قطع‌کننده خط تمرکز کنید.

جدا کردن و مدیریت خطا

• با توجه به عمل محافظت، سیگنال‌ها، نشانه‌های دستگاه‌ها و غیره، محدوده خطا و قطع برق را تعیین کنید. گزارش ضبط خطا را چاپ کنید. اگر ترانسفورماتور ایستگاه از دست رفته است، ابتدا به ترانسفورماتور ایستگاه پشتیبان بروید و روشنایی اضطراری را فعال کنید.

• همه قطع‌کننده‌های خط در پرتو بی‌انرژی را قطع کنید. اگر هر کدامی از آنها باز نشده باشند، آنها را به صورت دستی قطع کنید. پس از تأیید عدم وجود ناهماهنگی در قطع‌کننده‌های پرتو و ترانسفورماتور، پرتو بی‌انرژی را شارژ کنید:

• اگر قطع‌کننده سوی بالا عمل کرده است، از قطع‌کننده پرتو برای شارژ پرتو بی‌انرژی استفاده کنید (با فعال کردن محافظت شارژ).

• اگر قطع‌کننده‌های سوی متوسط یا پایین عمل کرده‌اند، از قطع‌کننده اصلی ترانسفورماتور برای شارژ پرتو استفاده کنید (معمولاً تأخیر محافظت پشتیبان باید کاهش یابد).

• در زیراستانس‌های با پرتوبند دوتایی، اگر خطا در یک پرتو رخ دهد، از روش انتقال پرتو سرد استفاده کنید تا قطع‌کننده‌هایی که در پرتو معیوب عمل می‌کنند به پرتو سالم منتقل شوند تا برق بازگردد.

• اگر جدا کردن نقطه خطا باعث قطع برق PT پرتو شود، ابتدا PT را جدا کنید و سپس پرتو بی‌انرژی را شارژ کنید. پس از شارژ موفق، قطع‌کننده موازی ثانویه PT را ببندید و سپس برق خطوط را بازگردانید.

• اگر هیچ علامت خطا یا ناهماهنگی در پرتو و خطوط بی‌انرژی وجود نداشته باشد و تمام قطع‌کننده‌های خط قطع شده باشند، بر اساس دستورات پخش، قطع‌کننده اصلی ترانسفورماتور و قطع‌کننده پرتو را ببندید تا پرتو را شارژ کنید. پس از شارژ نرمال، حالت خودراه‌انداز خط را غیرفعال کنید و به ترتیب هر خط را تست کنید تا قطع‌کننده‌ای که عمل نکرده را شناسایی کنید.

• پس از عمل محافظت فاصله، اگر هیچ ناهماهنگی در تجهیزات یافت نشود، منتظر دستورات پخش برای مدیریت باشید.

توضیح مورد

در یک زیراستانس 500kV، دو ترانسفورماتور خودکار به صورت موازی عمل می‌کنند، هر یک با سیستم‌های محافظت دوگانه. وقتی خطا در یک بخش از پرتو 220kV یا در یک خط متصل شده رخ دهد و قطع‌کننده متناظر پرتو یا خط (و دستگاه محافظت آن) به درستی عمل نکند، محافظت‌های پشتیبان هر دو ترانسفورماتور — مانند محافظت مقاومت، محافظت جریان بیش از حد جهت‌دار با بلاک‌کردن ولتاژ مرکب و محافظت جریان دنباله‌ای صفر جهت‌دار — به طور همزمان فعال می‌شوند و عمل قطع را آغاز می‌کنند. ابتدا قطع‌کننده پرتو یا تقسیم‌کننده قطع می‌شود تا عملکرد نرمال بخش‌های غیرمعیوب پرتو تضمین شود، بدین ترتیب محدوده قطع برق محدود شده و تأثیر قطع برق کاهش می‌یابد.

عملکرد مشخص به شرح زیر است:

• با تشخیص خطا در پرتو یا خط 220kV همراه با شکست قطع‌کننده، سیستم محافظت پشتیبان ترانسفورماتور فوراً واکنش نشان می‌دهد.

• محافظت پشتیبان ابتدا قطع‌کننده پرتو یا تقسیم‌کننده را برای جدا کردن منطقه معیوب و جلوگیری از گسترش خطا به بخش‌های دیگر سیستم که به طور عادی عمل می‌کنند، قطع می‌کند.

• این استراتژی تضمین می‌کند که حتی اگر محافظت اصلی به طور سریع واکنش نشان ندهد، بقیه سیستم محافظت شده و تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد و محدوده قطع برق به حداقل می‌رسد.

این مورد نقش حیاتی محافظت پشتیبان ترانسفورماتور در عملیات شبکه برق را نشان می‌دهد، به ویژه در محدود کردن تأثیر خطاها غیرمنتظره و حفظ پایداری و قابلیت اطمینان سیستم برق.