Huvudtransformatorns reservskydd: Nyckelfunktioner och felhanteringsguide

Huvudtransformatorns reservskydd

Syftet med huvudtransformatorns reservskydd är att förhindra överströmning i transformatorvägar orsakad av externa fel, fungera som reservskydd för angränsande komponenter (busbar eller linjer) och, när det är möjligt, agera som reserv för transformatorns primära skydd vid interna fel. Reservskydd används för att isolera fel när primärt skydd eller brytare misslyckas.

Huvudtransformatorns nollsekvensskydd är ett reservskydd för transformatorer i system med direkt jordat neutralpunkt. Det är inte tillämpligt i system med icke-direkt jordade neutralpunkter.

Vanliga fas-till-fas kortslutningsreservskydd för transformatorer inkluderar överströmskydd, lågspänningsinitierat överströmskydd, sammansatt spänningsinitierat överströmskydd och negativ sekvens överströmskydd. Impedansskydd används ibland också som reservskydd.

Analys av vanliga orsaker till huvudtransformatorns reservskyddsverkan

• Riktad överströmskydd med sammansatt spänningsblockering

• Riktning mot busbaren: Verkan indikerar normalt kortslutning på busbaren eller utgående linje där skyddet misslyckades att fungera.

• Riktning mot transformatorn: Verkan indikerar normalt kortslutning på en nedströms busbar eller utgående linje där skyddet misslyckades. Misslyckande av transformatorns huvudskydd är mycket osannolikt.

• Oriktad överströmskydd med sammansatt spänningsblockering

• Segment I: Verkan indikerar normalt busbarkortslutning. Den första tidsfördröjningen kopplar ur busbindeln, och den andra tidsfördröjningen kopplar ur den lokala sidan.

• Segment II: Koordinerat med linjeskydd; verkan indikerar normalt misslyckande av linjeskydd.

• Segment III: Fungerar som reserv för Segment II; verkan kopplar ur alla tre sidor av transformatorn.

• Fungerar generellt som reservskydd för terminalomvandlingsstationer.

• På transformatorer med 330kV och högre, fungerar hög- och mellanspänningsidens sammansatta spänningsblockerade överströmskydd som stort reservskydd, utan riktning och med längre tidsfördröjning, eftersom distans (impedans) skydd ger känsligt reservskydd (t.ex. det fullständiga avstängningsincidenten vid Yongdeng Substation, Gansu, vid 330kV).

• Om riktinställningen på transformatorns mellanspänningsida pekar mot systemet, fungerar det som reservskydd, vilket effektivt blir reserv för mellanspänningsbussbarskydd:

• När huvudtransformatorns reservskydd aktiveras för att koppla ur och huvudskyddet inte fungerar, bör det normalt betraktas som ett externt fel - antingen ett busbar- eller linjefel - som har eskalerat, vilket leder till att huvudtransformatorns reservskydd aktiveras.

• Nytralpunktsavståndsskydd: Verkan indikerar ett systemjordfel.

• Nollsekvens överströmskydd:

• Segment I: Fungerar som reservskydd för jordfel i transformator och busbar.

• Segment II: Fungerar som reservskydd för jordfel på utgående linjer.

• Verkningsströmmen och tidsfördröjningen måste koordineras med jordreservstegen hos angränsande komponenter.

Felförloppsinspektion

• Efter ett huvudtransformatorns reservskyddkoppling, är sannolikheten för att en linjefel orsakar en eskalerad koppling mycket högre än en busbarkoppling. Därför bör fokus efter en koppling vara på att kontrollera om linjeskyddet har fungerat. För linjer över 220kV bör särskild uppmärksamhet ägnas åt om skyddsenheten själv har misslyckats.

• Om inga skyddsfunktionsignaler hittas på linjerna, finns det två möjligheter: antingen misslyckades skyddet under felet, eller så var det ett busbarkortslut.

• Om skyddsfunktionsignaler finns på en utgång, koppla ur motsvarande linjebrytare. Efter att ha bekräftat inga avvikelse i busbaren och transformatorns tripbrytare, fokusera på att identifiera orsaken till att linjebrytaren misslyckades att koppla ur.

Felfrånkoppling och hantering

• Baserat på skyddsfunktion, signaler, instrumentindikationer etc., fastställ felförloppets omfattning och strömavbrottets omfattning. Skriv ut felförloppsrapport. Om stationsservice-transformatorn är förlorad, växla till reservstationsservice-transformator först och aktivera nödbelysning.

• Koppla ur alla utgångsbrytare på den avstängda busbaren. Om några inte har öppnats, trippa dem manuellt. Efter att ha bekräftat inga avvikelse i busbaren och transformatorbrytarna, ladda den avstängda busbaren:

• Om högspänningsbrytaren trippade, använd busbindeln för att ladda den avstängda busbaren (med laddningsskydd engagerat).

• Om mellan- eller lågspänningsbrytarna trippade, använd huvudtransformatorbrytaren för att ladda busbaren (i allmänhet bör reservskyddets tidsfördröjning minskas).

• I omvandlingsstationer med dubbel busbar, om ett busbarkortslut inträffar, använd kall busöverföring för att flytta brytare som opererar på den defekta busbaren till den friska busbaren för att återställa strömförsörjningen.

• Om felpunkten isoleras och busbarns PT förlorar ström, isolera PT först, sedan ladda den avstängda busbaren. Efter framgångsrik laddning, stäng PT sekundär parallellningsbrytare, och sedan återställ strömförsörjningen till linjerna.

• Om det inte finns några tecken på fel eller avvikelser på den avstängda busbaren och linjerna, med alla utgångsbrytare kopplade ur, följ dispatch-instruktioner för att stänga huvudtransformatorbrytaren och busbindeln för att ladda busbaren. När laddningen är normal, inaktivera linjeautoåterkoppling och testladda varje linje sekventiellt för att identifiera brytaren som misslyckades att fungera.

• Efter gap-skydd aktivering, om inga utrustningsavvikelser hittas, vänta på dispatch-instruktioner för hantering.

Fallbeskrivning

I en 500kV omvandlingsstation, opererar två autotransformatorer parallellt, var och en utrustad med dubbelskyddssystem. När ett fel uppstår på en sektion av 220kV-busbaren eller på en ansluten linje, och motsvarande busbar- eller linjebrytare (och dess skyddsenhet) misslyckas att fungera korrekt, kommer båda transformatorernas reservskydd - som impedansskydd, riktad överströmskydd med sammansatt spänningsblockering och riktad nollsekvens överströmskydd - att samtidigt aktiveras och initiera koppling. Busbindeln eller delningsbrytaren kopplas ur först, vilket säkerställer att de icke-defekta busbarsektionerna fortsätter att fungera normalt, vilket begränsar avbrottsområdet och minimerar påverkan av strömavbrottet.

Den specifika operationen är följande:

• När ett fel upptäcks på 220kV-busbaren eller linjen kombinerat med ett misslyckande av brytaren att fungera, svarar transformatorns reservskyddssystem omedelbart.

• Reservskyddet utlöser först koppling av busbindeln eller delningsbrytaren för att isolera det defekta området och förhindra att felet sprider sig till andra normalt fungerande delar av systemet.

• Denna strategi säkerställer att, även om primärt skydd misslyckas att svara snabbt, återstår resten av systemet skyddad och oförändrad, och avbrottsomfattningen minimeras.

Detta fall belyser den kritiska rollen av transformatorns reservskydd i drift av elkraftnät, särskilt i att effektivt begränsa påverkan av oväntade fel och bibehålla stabiliteten och tillförlitligheten i elkraftsystemet.