Protezione di riserva del trasformatore principale: Funzioni chiave e guida alla gestione dei guasti

Protezione di riserva del trasformatore principale

Lo scopo della protezione di riserva del trasformatore principale è prevenire il sovraccarico nelle spire del trasformatore causato da guasti esterni, servire come protezione di riserva per componenti adiacenti (barre di raccordo o linee) e, quando possibile, agire come riserva per la protezione primaria del trasformatore in caso di guasti interni. La protezione di riserva viene utilizzata per isolare i guasti quando la protezione primaria o gli interruttori automatici falliscono.

La protezione zero-sequence del trasformatore principale è una protezione di riserva per i trasformatori in sistemi con neutro direttamente collegato alla terra. Non è applicabile nei sistemi con neutro non direttamente collegato alla terra.

Le comuni protezioni di riserva per cortocircuiti tra fasi dei trasformatori includono la protezione contro sovracorrente, la protezione contro sovracorrente iniziata da bassa tensione, la protezione contro sovracorrente iniziata da tensione composta e la protezione contro sovracorrente sequenza negativa. A volte viene anche utilizzata la protezione d'impedenza come protezione di riserva.

Analisi delle cause comuni dell'operazione della protezione di riserva del trasformatore principale

• Protezione contro sovracorrente direzionale con blocco tensione composta

• Verso la barra di raccordo: L'operazione indica tipicamente un cortocircuito sulla barra di raccordo o sulla linea di alimentazione dove la protezione non ha funzionato.

• Verso il trasformatore: L'operazione indica solitamente un cortocircuito su una barra di raccordo o una linea di alimentazione a valle dove la protezione non ha funzionato. È molto improbabile che fallisca la protezione primaria del trasformatore.

• Protezione contro sovracorrente non direzionale con blocco tensione composta

• Segmento I: L'operazione indica tipicamente un guasto sulla barra di raccordo. Il primo ritardo temporizzato disconnette l'interruttore di collegamento della barra, e il secondo ritardo temporizzato disconnette il lato locale.

• Segmento II: Coordinato con la protezione della linea; l'operazione indica solitamente un fallimento della protezione della linea.

• Segmento III: Serve come riserva per il Segmento II; l'operazione disconnette tutti e tre i lati del trasformatore.

• Solitamente serve come protezione di riserva per le sottostazioni terminali.

• Nei trasformatori a 330kV e superiori, la protezione contro sovracorrente bloccata dalla tensione composta sui lati ad alta e media tensione agisce come grande riserva, senza direzione e con un ritardo temporale più lungo, poiché la protezione d'impedenza (ad esempio, l'incidente di chiusura totale presso la sottostazione Yongdeng, Gansu, a 330kV) fornisce una riserva sensibile.

• Se l'impostazione direzionale sul lato a media tensione del trasformatore punta verso il sistema, serve come protezione di riserva, diventando effettivamente la riserva per la protezione della barra di raccordo a media tensione:

• Quando la protezione di riserva del trasformatore principale opera per disconnettere e la protezione primaria non opera, dovrebbe generalmente essere considerato un guasto esterno, sia un guasto sulla barra di raccordo o sulla linea, che si è aggravato, causando l'operazione della protezione di riserva del trasformatore principale.

• Protezione del gap del punto neutro: L'operazione indica un guasto a terra del sistema.

• Protezione contro sovracorrente zero-sequence:

• Segmento I: Agisce come protezione di riserva per guasti a terra nel trasformatore e nella barra di raccordo.

• Segmento II: Agisce come protezione di riserva per guasti a terra sulle linee di uscita.

• La corrente operativa e il ritardo temporale devono essere coordinati con le fasi di riserva a terra dei componenti adiacenti.

Ispezione dell'intervallo di guasto

• Dopo un trip della protezione di riserva del trasformatore principale, la probabilità che un guasto sulla linea causi un trip aggravato è molto maggiore di un guasto sulla barra di raccordo. Pertanto, dopo un trip, l'attenzione dovrebbe concentrarsi sul verificare se la protezione della linea ha operato. Per le linee superiori a 220kV, si dovrebbe prestare particolare attenzione anche al fatto che il dispositivo di protezione stesso possa aver fallito.

• Se non vengono trovati segnali di operazione della protezione sulle linee, ci sono due possibilità: o la protezione non ha operato durante il guasto, o c'è stato un guasto sulla barra di raccordo.

• Se sono presenti segnali di operazione della protezione su un alimentatore, disconnettere l'interruttore di linea corrispondente. Dopo aver confermato l'assenza di anomalie nelle interruzioni della barra di raccordo e del trasformatore, concentrarsi sull'identificazione della causa del mancato trip dell'interruttore della linea.

Isolamento e gestione del guasto

• In base all'operazione della protezione, ai segnali, alle indicazioni degli strumenti, ecc., determinare l'intervallo di guasto e l'intervallo di interruzione. Stampare il rapporto di registrazione del guasto. Se il trasformatore di servizio della stazione è perso, passare al trasformatore di servizio di riserva e attivare l'illuminazione di emergenza.

• Disconnettere tutti gli interruttori di alimentazione sulla barra di raccordo deenergizzata. Se si trova che alcuni non si sono aperti, interromperli manualmente. Dopo aver confermato l'assenza di anomalie negli interruttori della barra di raccordo e del trasformatore, caricare la barra deenergizzata:

• Se l'interruttore del lato ad alta tensione ha tripato, utilizzare l'interruttore di collegamento della barra per caricare la barra deenergizzata (con protezione di carica attivata).

• Se gli interruttori del lato a media o bassa tensione hanno tripato, utilizzare l'interruttore del trasformatore principale per caricare la barra (generalmente, il ritardo temporale della protezione di riserva dovrebbe essere ridotto).

• Nelle sottostazioni con configurazione a doppia barra di raccordo, se si verifica un guasto sulla barra di raccordo, utilizzare il metodo di trasferimento freddo per spostare gli interruttori in funzione sulla barra difettosa sulla barra sana per ripristinare l'alimentazione.

• Se l'isolamento del punto di guasto provoca la perdita di energia del PT della barra, isolare prima il PT, quindi caricare la barra deenergizzata. Dopo un carico riuscito, chiudere l'interruttore secondario parallelo del PT, quindi ripristinare l'alimentazione alle linee.

• Se non ci sono segni di guasto o anomalie sulla barra deenergizzata e sulle linee, con tutti gli interruttori di alimentazione disconnessi, seguire le istruzioni di dispatch per chiudere l'interruttore del trasformatore principale e l'interruttore di collegamento della barra per caricare la barra. Una volta che il carico è normale, disattivare l'autoricollegamento della linea e testare sequenzialmente l'energizzazione di ogni linea per identificare l'interruttore che non ha operato.

• Dopo l'operazione della protezione del gap, se non si trovano anomalie nell'equipaggiamento, attendere le istruzioni di dispatch per la gestione.

Descrizione del caso

In una sottostazione a 500kV, due autotrasformatori operano in parallelo, ciascuno dotato di sistemi di doppia protezione. Quando si verifica un guasto su una sezione della barra di raccordo a 220kV o su una linea connessa, e l'interruttore di barra o di linea corrispondente (e il suo dispositivo di protezione) non opera correttamente, le protezioni di riserva di entrambi i trasformatori, come la protezione d'impedenza, la protezione contro sovracorrente direzionale con blocco tensione composta e la protezione contro sovracorrente zero-sequence direzionale, si attiveranno simultaneamente e inizieranno il trip. L'interruttore di collegamento o di sezionamento viene disconnesso per primo, assicurando il continuo funzionamento normale delle sezioni di barra non colpite, limitando così l'area di interruzione e minimizzando l'impatto dell'interruzione di energia.

L'operazione specifica è la seguente:

• Al rilevamento di un guasto sulla barra di raccordo a 220kV o sulla linea combinato con un malfunzionamento dell'interruttore, il sistema di protezione di riserva del trasformatore risponde immediatamente.

• La protezione di riserva disconnette per prima l'interruttore di collegamento o di sezionamento per isolare la zona colpita dal guasto e prevenire la diffusione del guasto ad altre parti del sistema normalmente in funzione.

• Questa strategia assicura che, anche se la protezione primaria non risponde prontamente, il resto del sistema rimane protetto e non colpito, e l'estensione dell'interruzione è minimizzata.

Questo caso evidenzia il ruolo cruciale della protezione di riserva del trasformatore nelle operazioni della rete elettrica, in particolare nell'efficace contenimento dell'impatto di guasti inaspettati e nel mantenimento della stabilità e affidabilità del sistema elettrico.