Protection de secours du transformateur principal : Fonctions clés et guide de gestion des pannes

Protection de secours du transformateur principal

L'objectif de la protection de secours du transformateur principal est d'éviter les surintensités dans les enroulements du transformateur causées par des défauts externes, de servir de protection de secours pour les composants adjacents (barres de distribution ou lignes) et, si possible, d'agir comme protection de secours pour la protection principale du transformateur en cas de défauts internes. La protection de secours est utilisée pour isoler les défauts lorsque la protection principale ou les disjoncteurs échouent.

La protection de séquence nulle du transformateur principal est une protection de secours pour les transformateurs dans les systèmes à neutre directement mis à la terre. Elle n'est pas applicable dans les systèmes à neutre non directement mis à la terre.

Les protections de secours courantes contre les courts-circuits entre phases pour les transformateurs comprennent la protection contre les surintensités, la protection contre les surintensités initiée par basse tension, la protection contre les surintensités initiée par tension composite et la protection contre les surintensités de séquence négative. La protection par impédance est également parfois utilisée comme protection de secours.

Analyse des causes courantes de l'activation de la protection de secours du transformateur principal

• Protection contre les surintensités directionnelles avec blocage de tension composite

• Vers la barre de distribution: L'activation indique généralement un court-circuit sur la barre de distribution ou la ligne alimentée où la protection n'a pas fonctionné.

• Vers le transformateur: L'activation indique généralement un court-circuit sur une barre de distribution aval ou une ligne alimentée où la protection n'a pas fonctionné. L'échec de la protection principale du transformateur est très improbable.

• Protection contre les surintensités non directionnelles avec blocage de tension composite

• Segment I: L'activation indique généralement un défaut sur la barre de distribution. Le premier délai déclenche le pont de barre, et le second délai déclenche le côté local.

• Segment II: Coordonnée avec la protection de ligne; l'activation indique généralement un échec de la protection de ligne.

• Segment III: Sert de protection de secours pour le Segment II; l'activation déclenche les trois côtés du transformateur.

• Généralement sert de protection de secours pour les postes terminaux.

• Sur les transformateurs de 330 kV et au-dessus, la protection contre les surintensités bloquée par tension composite sur les côtés haute et moyenne tension agit comme une grande protection de secours, sans direction et avec un délai plus long, car la protection par distance (impédance) fournit une protection de secours sensible (par exemple, l'incident de coupure totale à la sous-station de Yongdeng, Gansu, à 330 kV).

• Si le réglage directionnel sur le côté moyen-voltage du transformateur pointe vers le système, il sert de protection de secours, devenant effectivement la protection de secours pour la protection de la barre de distribution moyenne tension:

• Lorsque la protection de secours du transformateur principal déclenche un trip et que la protection principale ne fonctionne pas, il faut généralement considérer qu'il s'agit d'un défaut externe, soit un défaut sur la barre de distribution ou la ligne, qui s'est aggravé, entraînant l'activation de la protection de secours du transformateur principal.

• Protection du gap du point neutre: L'activation indique un défaut de mise à la terre du système.

• Protection contre les surintensités de séquence nulle:

• Segment I: Agit comme protection de secours pour les défauts de mise à la terre du transformateur et de la barre de distribution.

• Segment II: Agit comme protection de secours pour les défauts de mise à la terre sur les lignes sortantes.

• Le courant d'opération et le délai doivent être coordonnés avec les étapes de protection de mise à la terre des composants adjacents.

Inspection de la zone de défaut

• Après un trip de la protection de secours du transformateur principal, la probabilité qu'un défaut de ligne provoque un trip aggravé est beaucoup plus élevée qu'un défaut de barre de distribution. Par conséquent, après un trip, l'accent doit être mis sur la vérification de l'activation de la protection de ligne. Pour les lignes de 220 kV et au-dessus, une attention particulière doit également être portée à l'éventuel échec du dispositif de protection lui-même.

• Si aucun signal d'activation de protection n'est trouvé sur les lignes, deux possibilités existent : soit la protection n'a pas fonctionné pendant le défaut, soit il y avait un défaut de barre de distribution.

• Si des signaux d'activation de protection sont présents sur une ligne alimentée, déconnectez le disjoncteur de ligne correspondant. Après confirmation de l'absence d'anomalies sur la barre de distribution et les disjoncteurs de trip du transformateur, concentrez-vous sur l'identification de la cause de l'échec du disjoncteur de ligne à se tripper.

Isolation et gestion du défaut

• Sur la base de l'activation de la protection, des signaux, des indications des instruments, etc., déterminez la portée du défaut et la zone hors service. Imprimez le rapport d'enregistrement du défaut. Si le transformateur de service de la station est perdu, passez au transformateur de service de réserve et activez l'éclairage d'urgence.

• Déconnectez tous les disjoncteurs de ligne sur la barre de distribution hors tension. Si certains ne se sont pas ouverts, tripez-les manuellement. Après confirmation de l'absence d'anomalies sur les disjoncteurs de la barre de distribution et du transformateur, chargez la barre de distribution hors tension:

• Si le disjoncteur du côté haute tension a trippé, utilisez le disjoncteur de pont de barre pour charger la barre de distribution hors tension (avec la protection de charge activée).

• Si les disjoncteurs des côtés moyen ou basse tension ont trippé, utilisez le disjoncteur du transformateur principal pour charger la barre de distribution (généralement, le délai de la protection de secours doit être réduit).

• Dans les postes à double barre de distribution, en cas de défaut de barre de distribution, utilisez la méthode de transfert froid pour déplacer les disjoncteurs opérant sur la barre de distribution défectueuse vers la barre de distribution saine afin de restaurer l'alimentation.

• Si l'isolement du point de défaut entraîne la perte de tension du PT de la barre de distribution, isolez d'abord le PT, puis chargez la barre de distribution hors tension. Après une charge réussie, fermez l'interrupteur de parallélisation secondaire du PT, puis restaurez l'alimentation des lignes.

• S'il n'y a aucun signe de défaut ou d'anomalie sur la barre de distribution et les lignes hors tension, avec tous les disjoncteurs de ligne déconnectés, suivez les instructions de dispatching pour fermer le disjoncteur du transformateur principal et le disjoncteur de pont de barre afin de charger la barre de distribution. Une fois la charge normale, désactivez la reclose automatique de ligne et testez successivement chaque ligne pour identifier le disjoncteur qui n'a pas fonctionné.

• Après l'activation de la protection du gap, si aucune anomalie d'équipement n'est trouvée, attendez les instructions de dispatching pour la gestion.

Description du cas

Dans un poste de 500 kV, deux autotransformateurs fonctionnent en parallèle, chacun équipé de systèmes de protection doubles. En cas de défaut sur une section de la barre de distribution 220 kV ou sur une ligne connectée, et si le disjoncteur de barre de distribution ou de ligne correspondant (et son dispositif de protection) ne fonctionne pas correctement, les protections de secours des deux transformateurs, telles que la protection par impédance, la protection contre les surintensités directionnelles avec blocage de tension composite et la protection contre les surintensités de séquence nulle directionnelle, activeront simultanément et initieront le tripping. Le disjoncteur de pont de barre ou de sectionnement est déconnecté en premier, assurant le fonctionnement normal continu des sections de barre de distribution non défectueuses, limitant ainsi la zone de coupure et minimisant l'impact de l'interruption de puissance.

L'opération spécifique est la suivante:

• Dès la détection d'un défaut sur la barre de distribution 220 kV ou la ligne combiné à un échec du disjoncteur, le système de protection de secours du transformateur répond immédiatement.

• La protection de secours déclenche d'abord la déconnexion du disjoncteur de pont de barre ou de sectionnement pour isoler la zone défectueuse et empêcher la propagation du défaut aux autres parties du système en fonctionnement normal.

• Cette stratégie assure que, même si la protection principale ne répond pas rapidement, le reste du système reste protégé et non affecté, et l'étendue de la coupure est minimisée.

Ce cas met en évidence le rôle crucial de la protection de secours du transformateur dans les opérations du réseau électrique, en particulier pour contenir efficacement l'impact des défauts inattendus et maintenir la stabilité et la fiabilité du système électrique.