تبدیل‌کننده اصلی پشتیبان: عملکردهای کلیدی و راهنمای رسیدگی به خطا

محافظت پشتیبان ترانسفورماتور اصلی

هدف محافظت پشتیبان ترانسفورماتور اصلی جلوگیری از جریان بیش از حد در سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور ناشی از خطاهای خارجی، عمل به عنوان محافظت پشتیبان برای مولفه‌های مجاور (مثلاً میله‌های اتصال یا خطوط) و در صورت امکان، عمل به عنوان محافظت پشتیبان برای محافظت اصلی ترانسفورماتور در صورت بروز خطاهای داخلی است. محافظت پشتیبان برای جدا کردن خطاهایی که محافظت اصلی یا دستگاه‌های قطع کننده شکسته شده‌اند، استفاده می‌شود.

محافظت پشتیبان ترانسفورماتور با دنباله صفر یک محافظت پشتیبان برای ترانسفورماتورها در سیستم‌های مستقیماً زمین‌دار است. این نوع محافظت در سیستم‌های غیرمستقیماً زمین‌دار قابل استفاده نیست.

محافظت‌های پشتیبان رایج برای خطاهای کوتاه‌مداری فاز به فاز شامل محافظت جریان بیش از حد، محافظت جریان بیش از حد با آغازگر ولتاژ کم، محافظت جریان بیش از حد با آغازگر ولتاژ مرکب و محافظت جریان بیش از حد دنباله منفی هستند. گاهی اوقات محافظت امپدانس نیز به عنوان محافظت پشتیبان استفاده می‌شود.

تجزیه و تحلیل علل رایج عملکرد محافظت پشتیبان ترانسفورماتور اصلی

• محافظت جریان بیش از حد با جهت‌گیری و بلاک‌کردن ولتاژ مرکب

• جهت به سمت میله اتصال: عملکرد معمولاً نشان‌دهنده کوتاه‌مداری در میله اتصال یا خط فیدر است که محافظت آن عمل نکرده است.

• جهت به سمت ترانسفورماتور: عملکرد معمولاً نشان‌دهنده کوتاه‌مداری در میله اتصال یا خط فیدر پایین‌دست است که محافظت آن عمل نکرده است. شکست محافظت اصلی ترانسفورماتور بسیار نادر است.

• محافظت جریان بیش از حد بدون جهت‌گیری با بلاک‌کردن ولتاژ مرکب

• بخش I: عملکرد معمولاً نشان‌دهنده خطای میله اتصال است. تأخیر اول موجب قطع میله اتصال می‌شود و تأخیر دوم موجب قطع طرف محلی می‌شود.

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

• بخش III: به عنوان محافظت پشتیبان برای بخش II عمل می‌کند؛ عملکرد موجب قطع هر سه طرف ترانسفورماتور می‌شود.

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

• در ترانسفورماتورهای با ولتاژ بالای ۳۳۰kV، محافظت جریان بیش از حد با بلاک‌کردن ولتاژ مرکب در طرف‌های ولتاژ بالا و متوسط به عنوان یک محافظت پشتیبان بزرگ عمل می‌کند، بدون جهت‌گیری و با تأخیر طولانی‌تر، زیرا محافظت فاصله (امپدانس) محافظت حساس پشتیبان ارائه می‌دهد (مثلاً حوادث کامل توقف در زیراستانس یونگدن در گانسو با ولتاژ ۳۳۰kV).

• اگر تنظیم جهت‌گیری در طرف متوسط ترانسفورماتور به سمت سیستم اشاره دارد، به عنوان محافظت پشتیبان عمل می‌کند و به طور موثر محافظت پشتیبان برای محافظت میله اتصال متوسط می‌شود:

• وقتی محافظت پشتیبان ترانسفورماتور اصلی عمل می‌کند و محافظت اصلی عمل نکرده است، باید به طور کلی به عنوان خطای خارجی در نظر گرفته شود - یا خطای میله اتصال یا خط - که افزایش یافته و موجب عملکرد محافظت پشتیبان ترانسفورماتور اصلی شده است.

• محافظت شکاف نقطه محايد: عملکرد نشان‌دهنده خطای زمین‌داری سیستم است.

• محافظت جریان بیش از حد دنباله صفر:

• بخش I: به عنوان محافظت پشتیبان برای خطاهای زمین‌داری در ترانسفورماتور و میله اتصال عمل می‌کند.

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

• جریان عملیاتی و تأخیر باید با مراحل پشتیبان زمین‌داری مولفه‌های مجاور هماهنگ شود.

بررسی محدوده خطای

• بعد از عملکرد محافظت پشتیبان ترانسفورماتور اصلی، احتمال بروز خطای خط که باعث عملکرد افزایشی می‌شود، بسیار بیشتر از خطای میله اتصال است. بنابراین، تمرکز بعد از عملکرد باید بر بررسی این باشد که آیا محافظت خط عمل کرده است. برای خطوط بالاتر از ۲۲۰kV، باید به خصوص به این مورد توجه کرد که آیا دستگاه محافظت خود عمل نکرده است.

• اگر سیگنال عملکرد محافظت در خطوط یافت نشود، دو احتمال وجود دارد: یا محافظت در زمان خطا عمل نکرده است یا خطای میله اتصال بوده است.

• اگر سیگنال عملکرد محافظت در یک فیدر موجود است، مداربر قطع کننده خط مربوطه را قطع کنید. بعد از تأیید عدم وجود ناهماهنگی در میله اتصال و کلیدهای قطع ترانسفورماتور، تمرکز را بر روی شناسایی دلیل عدم عملکرد مداربر خط بگذارید.

جدا کردن خطا و مدیریت آن

• براساس عملکرد محافظت، سیگنال‌ها، نشانه‌های دستگاه‌ها و غیره، محدوده خطا و قطع برق را تعیین کنید. گزارش ضبط خطا را چاپ کنید. اگر ترانسفورماتور خدمات ایستگاه از دست رفته است، ابتدا به ترانسفورماتور خدمات ایستگاه پشتیبان تغییر دهید و روشنایی اضطراری را فعال کنید.

• همه کلیدهای فیدر در میله اتصال بی‌برق را قطع کنید. اگر هر کدامی از آن‌ها باز نشده باشند، آن‌ها را به صورت دستی قطع کنید. بعد از تأیید عدم وجود ناهماهنگی در کلیدهای میله اتصال و ترانسفورماتور، میله اتصال بی‌برق را شارژ کنید:

• اگر کلید طرف ولتاژ بالا قطع شده است، از کلید میله اتصال برای شارژ میله اتصال بی‌برق استفاده کنید (با فعال کردن محافظت شارژ).

• اگر کلیدهای طرف متوسط یا پایین قطع شده‌اند، از کلید ترانسفورماتور اصلی برای شارژ میله اتصال استفاده کنید (به طور کلی، تأخیر محافظت پشتیبان باید کاهش یابد).

• در زیراستانس‌های با کنفیگوراسیون دو میله اتصال، اگر خطای میله اتصال بروز کند، از روش انتقال سرد برای حرکت مداربرهایی که در میله اتصال معیوب عمل می‌کنند به میله اتصال سالم استفاده کنید تا برق را بازیابی کنید.

• اگر جدا کردن نقطه خطا باعث بی‌برقی PT میله اتصال شود، ابتدا PT را جدا کنید، سپس میله اتصال بی‌برق را شارژ کنید. بعد از شارژ موفقیت‌آمیز، کلید موازی دومی PT را ببندید و سپس برق خطوط را بازیابی کنید.

• اگر هیچ نشانه خطا یا ناهماهنگی در میله اتصال و خطوط بی‌برق وجود نداشته باشد و همه کلیدهای فیدر قطع شده باشند، براساس دستورالعمل‌های کنترل، کلید ترانسفورماتور اصلی و کلید میله اتصال را ببندید تا میله اتصال را شارژ کنید. پس از شارژ نرمال، حالت خودخوابان خط را غیرفعال کنید و به ترتیب هر خط را تست کنید تا مداربری که عمل نکرده است را شناسایی کنید.

• بعد از عملکرد محافظت شکاف، اگر هیچ ناهماهنگی در تجهیزات یافت نشود، منتظر دستورالعمل‌های کنترل برای مدیریت باشید.

شرح مورد

در یک زیراستانس ۵۰۰kV، دو ترانسفورماتور خودکار به صورت موازی کار می‌کنند، هر یک با دو سیستم محافظت. وقتی خطا در یک بخش از میله اتصال ۲۲۰kV یا در یک خط متصل بروز کند و مداربر و دستگاه محافظت مربوط به میله اتصال یا خط (و دستگاه محافظت آن) به درستی عمل نکند، محافظت‌های پشتیبان هر دو ترانسفورماتور - مانند محافظت امپدانس، محافظت جریان بیش از حد با جهت‌گیری و بلاک‌کردن ولتاژ مرکب و محافظت جریان بیش از حد دنباله صفر با جهت‌گیری - به طور همزمان فعال می‌شوند و عمل قطع را آغاز می‌کنند. ابتدا مداربر میله اتصال یا تقسیم‌کننده قطع می‌شود تا عملکرد نرمال بخش‌های غیرمعیوب میله اتصال ادامه یابد، بدین ترتیب محدوده قطع برق محدود می‌شود و تأثیر قطع برق کاهش می‌یابد.

عملیات خاص به شرح زیر است:

• هنگام تشخیص خطا در میله اتصال یا خط ۲۲۰kV به همراه عدم عملکرد مداربر، سیستم محافظت پشتیبان ترانسفورماتور به طور فوری واکنش نشان می‌دهد.

• محافظت پشتیبان ابتدا باعث قطع مداربر میله اتصال یا تقسیم‌کننده می‌شود تا منطقه معیوب جدا شود و از گسترش خطا به بخش‌های دیگر سیستم که به طور عادی کار می‌کنند، جلوگیری شود.

• این استراتژی تضمین می‌کند که حتی اگر محافظت اصلی به طور پromptly پاسخ ندهد، بقیه سیستم محافظت شده و ناگذارده می‌شود و محدوده قطع برق به حداقل می‌رسد.

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