Hovedtransformatorers sekundærbeskyttelse: Nøkkel funksjoner og feilhåndteringsveiledning

Hovedtransformatorers sekundærbeskyttelse

Målet med hovedtransformatorers sekundærbeskyttelse er å forhindre overstrømning i transformatorvindinger som følge av eksterne feil, fungere som sekundærbeskyttelse for nabo-enheter (buss eller linjer), og der det er mulig, fungere som sekundærbeskyttelse for transformatorens primære beskyttelse ved interne feil. Sekundærbeskyttelsen brukes for å isolere feil når primærbeskyttelse eller strømbrytere mislykkes.

Hovedtransformatorers nullsekvensbeskyttelse er en sekundærbeskyttelse for transformatorer i systemer med direkte jordet nøytral. Den er ikke relevant i systemer med ikke-direkte jordet nøytral.

Vanlige fases til fase korte slutt-sekundærbeskyttelser for transformatorer inkluderer overstrømningssbeskyttelse, lavspenstigert overstrømningssbeskyttelse, sammensatt spenningstartet overstrømningssbeskyttelse, og negativ sekvens overstrømningssbeskyttelse. Impedansbeskyttelse brukes også noen ganger som sekundærbeskyttelse.

Analyse av vanlige årsaker til hovedtransformatorers sekundærbeskyttelsesoperasjon

• Retningsbasert overstrømningssbeskyttelse med sammensatt spenningsblokkering

• Retning mot bussen: Operasjon indikerer typisk en kortslutning på bussen eller utgangsledningen hvor beskyttelsen mislyktes.

• Retning mot transformator: Operasjon indikerer normalt en kortslutning på en nedre bussen eller utgangsledning hvor beskyttelsen mislyktes. Mislykking av transformatorens primærbeskyttelse er svært usannsynlig.

• Ikke-retningsbasert overstrømningssbeskyttelse med sammensatt spenningsblokkering

• Segment I: Operasjon indikerer typisk en busfeil. Den første tidsforskyvningen starter buskopling, og den andre tidsforskyvningen starter lokal side.

• Segment II: Koordinert med linjebeskyttelse; operasjon indikerer normalt mislykking av linjebeskyttelse.

• Segment III: Fungerer som sekundær for Segment II; operasjon starter alle tre sider av transformator.

• Generelt fungerer som sekundærbeskyttelse for terminalunderstasjoner.

• På transformatorer rated 330kV og over, sammensatt spenningsblokkert overstrømningssbeskyttelse på høy- og mellomspennings-side fungerer som en stor bakgrunnsbeskyttelse, uten retning og med lengre tidsforskyvning, mens distanse (impedans) beskyttelse gir sensitiv bakgrunnsbeskyttelse (f.eks. total stengingshendelsen ved Yongdeng Understasjon, Gansu, på 330kV).

• Hvis retningsinnstillingen på transformatorens mellomspennings-side peker mot systemet, fungerer den som sekundærbeskyttelse, effektivt blir den sekundær for mellomspennings-busbeskyttelse:

• Når hovedtransformatorers sekundærbeskyttelse opererer for å starte og primærbeskyttelsen ikke opererer, skal det generelt betraktes som en ekstern feil - enten en busfeil eller linje-feil - som har eskalert, og som har fått hovedtransformatorens sekundærbeskyttelse til å starte.

• Nøytralpunkt gap beskyttelse: Operasjon indikerer en systemjordfeil.

• Nullsekvens overstrømningssbeskyttelse:

• Segment I: Fungerer som sekundærbeskyttelse for jordfeil i transformator og bussen.

• Segment II: Fungerer som sekundærbeskyttelse for jordfeil på utgående linjer.

• Operasjonstrømmen og tidsforskyvningen må koordineres med jordbakgrunnsfasene av nabo-enheter.

Feilområdeinspeksjon

• Etter en hovedtransformatorers sekundærbeskyttelse start, er sannsynligheten for at en linje-feil fører til en eskalerende start mye høyere enn en busfeil. Derfor bør fokuset etter en start være på å sjekke om linjebeskyttelsen har operert. For linjer over 220kV, bør det også legges vekt på om beskyttelsesenheten selv har mislyktes.

• Hvis ingen beskyttelsesoperasjonssignaler finnes på linjene, er det to muligheter: enten mislyktes beskyttelsen under feilen, eller det var en busfeil.

• Hvis beskyttelsesoperasjonssignaler er til stede på en utgang, kobler du fra den tilsvarende linje-strømbryteren. Etter å ha bekreftet at det ikke er noen unormaliteter i bussen og transformatorstarts Brytere, fokuserer du på å identifisere grunnen til at linje-bryteren mislyktes.

Feilisolering og håndtering

• Basert på beskyttelsesoperasjon, signaler, instrumentindikasjoner osv., bestemmer du feilområdet og strømningsområdet. Skriv ut feilopptaksrapporten. Hvis stasjonens transformator er tapt, skifter du til reservestasjonstransformator først og aktiverer nødlys.

• Kobler fra alle utgangsbrytere på den deenergiserte bussen. Hvis noen ikke har åpnet, trip dem manuelt. Etter å ha bekreftet at det ikke er noen unormaliteter i bussen og transformatorbryterne, lader du den deenergiserte bussen:

• Hvis høy-voltsiden bryter startet, bruker du buskoplingsbryteren til å lade den deenergiserte bussen (med ladingsbeskyttelse engasjert).

• Hvis mellom- eller lav-voltside brytere startet, bruker du hovedtransformatorbryteren til å lade bussen (generelt bør sekundærbeskyttelsens tidsforskyvning reduseres).

• I understasjoner med dobbel-buskonfigurasjon, hvis en busfeil oppstår, bruker du kaldbustransfermetoden for å flytte kretsbryterne som opererer på den defekte bussen til den sunne bussen for å gjenopprette strømmen.

• Hvis isolering av feilpunktet fører til at bus PT mister strøm, isolerer du PT først, deretter lader du den deenergiserte bussen. Etter vellykket lading, lukker du PT sekundær parallellingsbryter, og deretter gjenoppretter du strømmen til linjene.

• Hvis det ikke er tegn på feil eller unormaliteter på den deenergiserte bussen og linjene, med alle utgangsbrytere koblet fra, følger du dispepsinstruksjoner for å lukke hovedtransformatorbryteren og buskoplingsbryteren for å lade bussen. Når ladingen er normal, deaktiverer du linjeautoreclose og tester energi på hver linje for å identifisere bryteren som mislyktes.

• Etter at gapbeskyttelsen opererer, hvis ingen enhetsunormaliteter er funnet, vent på dispepsinstruksjoner for håndtering.

Sakbeskrivelse

I en 500kV-understasjon, opererer to autotransformatorer parallelt, hver utstyrt med dobbelts beskyttelsessystem. Når en feil oppstår på et segment av 220kV-bussen eller på en tilknyttet linje, og den tilsvarende bus- eller linjestrukturbryteren (og dens beskyttelsesenhet) mislykkes for å operere riktig, vil sekundærbeskyttelsene for begge transformatorer - som impedansbeskyttelse, retningsbasert overstrømningssbeskyttelse med sammensatt spenningsblokkering, og retningsbasert nullsekvens overstrømningssbeskyttelse - samtidig aktivere og initiere start. Buskoplingen eller sektioneringsbryteren kobles først fra, for å sikre at de ikke-defekte bussegmentene fortsetter å operere normalt, noe som begrenser strømningsområdet og minimerer virkningen av strømavbruddet.

Den spesifikke operasjonen er som følger:

• Ved å oppdage en feil på 220kV-bussen eller linje kombinert med en mislykket strømbryter, responserer transformatorens sekundærbeskyttelsessystem umiddelbart.

• Sekundærbeskyttelsen trigger først avkoblingen av buskoplingen eller sektioneringsbryteren for å isolere feilet område og forhindre at feilen spres til andre normale deler av systemet.

• Denne strategien sikrer at, selv om primærbeskyttelsen mislykkes for å reagere raskt, forblir resten av systemet beskyttet og uforandret, og omfanget av strømavbruddet er minimalisert.

Dette tilfellet fremhever den kritiske rollen til transformatorens sekundærbeskyttelse i kraftnettets drift, spesielt i å effektivt begrense virkningen av uventede feil og opprettholde stabiliteten og påliteligheten i kraftsystemet.