Protecció de seqüència zero del transformador de 110kV: Problemes i mesures d' millora

Problemes amb la protecció de seqüència zero dels transformadors de 110 kV

En un sistema efectivament aterrado, el voltatge de desplaçament neutre-terra d'un transformador està limitat a un nivell determinat, i la protecció de l'interval del punt neutre no s'activa. L'objectiu d'instal·lar la protecció de l'interval és prevenir danys a l'aïllament del transformador causats per un voltatge de seqüència zero elevat en sistemes no efectivament aterrats. L'interval només es dispara quan ocorre una fallada de terra unifàsica, tots els transformadors amb punt neutre directament aterrats són desconnectats, i els transformadors energitzats amb punts neutres sense aterrar romanen connectats a la xarxa defectuosa. En aquest cas, l'interval es descarrega per reduir el voltatge neutre-terra i evitar danys a l'aïllament.

No obstant això, la ruptura de l'interval genera ones tallades, que són prejudicials per l'aïllament entre espires del transformador. Per tant, quan el voltatge de seqüència zero augmenta a causa d'una fallada de terra unifàsica, és preferible que la protecció de sobretensió de seqüència zero, en lloc de la protecció de corrent d'interval, desconnecti el transformador. En contraposició, la protecció de corrent d'interval implica un grau de casualitat i pot no funcionar per diverses raons. Des d'aquesta perspectiva, per a protegir l'aïllament del punt neutre del transformador, la protecció de sobretensió de seqüència zero és més crítica que la protecció de corrent d'interval.

Normalment, la protecció de sobretensió de seqüència zero i la protecció de corrent d'interval s'utilitzen juntes per formar un esquema complet de protecció de l'aïllament del punt neutre. Per tant, instal·lar només la protecció de corrent d'interval sense la protecció de sobretensió de seqüència zero és insuficient—especialment durant la ruptura intermitent de l'interval, on la corrent de descàrrega no pot ser mantenida, rendint la protecció de corrent d'interval inefectiva.

La majoria de les subestacions de 110 kV actualment en servei estan equipades només amb intervals de barra al punt neutre, però manquen de relés de protecció corresponents. Aquesta configuració és desavantajosa. Quan el voltatge de seqüència zero de la xarxa augmenta prop del voltatge fase nominal, tots els transformadors amb punt neutre sense aterrar experimenten simultàniament sobretensió de seqüència zero. Si un transformador terminal sense protecció de sobrecorrent d'interval té una descàrrega prematura de l'interval del punt neutre—i la descàrrega no pot ser mantenida—el transformador energitzat amb punt neutre sense aterrar romandrà connectat a la xarxa defectuosa.

Per tant, per als transformadors terminals sense fonts de potència al costat de baixa tensió, si no s'instal·la una protecció completa de corrent d'interval i sobretensió de seqüència zero, l'interval de barra del punt neutre hauria de ser eliminat o la seva distància incrementada intencionadament per evitar la descàrrega prematura.

Per a les subestacions amb connexions internes de pont, la pràctica convencional d'utilitzar la primera configuració temporal de la protecció de corrent de seqüència zero del transformador aterrat al neutre per desconnectar els interruptors 900 i el 100 de la barra de distribució no és òptima. Quan els costats de baixa tensió operen en paral·lel, desconnectar l'interruptor 900 resulta en la pèrdua innecessària d'una secció de la barra. Mentre que l'interruptor del costat de baixa tensió del transformador sense aterrar roman tancat.

En l'absència de protecció de sobretensió de seqüència zero, si existeix una font de potència de baixa tensió temporal (per exemple, a causa de la transferència de potència de 10 kV), el transformador sense aterrar està en risc de sobretensió. Per tant, atès que ja s'han instal·lat transformadors de tensió trifàsics (VT) al costat de 110 kV, afegir la protecció de sobretensió de seqüència zero és una mesura de seguretat simple i eficaç.

Control dels mètodes d'aterrament del punt neutre dels transformadors i mesures d'aprovament per a la protecció de seqüència zero

Primer, és essencial assegurar que el sistema de 110 kV opera com un sistema efectivament aterrado. Prevenir la malfuncionament és l'enfocament més bàsic—assegurant que el punt neutre de 110 kV del transformador de la part de la font estigui efectivament aterrat. Si ho permeten les configuracions de coordinació de la protecció, tots dos transformadors de la part de la font poden tenir els seus punts neutres aterrats simultàniament.

Si un transformador de subministrament perd el seu punt neutre aterrat, el sistema pot convertir-se en no efectivament aterrado. Per tant, durant la fase de disseny, els transformadors de la part de la font—or aquells que podrien subministrar en el futur—haurien de estar equipats amb una protecció completa de l'interval del punt neutre, incloent la protecció de sobrecorrent de seqüència zero del punt neutre, la protecció de corrent d'interval del punt neutre i la protecció de sobretensió de seqüència zero en delta obert de la barra.

En les sortides de 110 kV, independentment de quantos transformadors estiguin connectats en paral·lel, els transformadors terminals poden operar amb punts neutres sense aterrar sempre que el punt neutre de la part de la font estigui aterrat. En la operació real, per mitigar els possibles riscos, es pot aterrar el punt neutre d'un transformador. Quan es selecciona quin punt neutre aterrar, s'ha d'aplicar l'ordre de prioritat següent:

• Preferiblement, els transformadors cuy el costat de baixa tensió subministra temporalment potència;

• A continuació, considerar els transformadors que no tenen un interruptor al costat de alta tensió;

• Finalment, seleccionar el transformador més proper a la font de potència.

Per a la majoria de les subestacions de 110 kV terminals ja en servei que actualment manquen de protecció de sobretensió de seqüència zero en delta obert (des de VT de la barra) i de protecció de corrent d'interval del punt neutre, els intervals de barra del punt neutre originalment instal·lats haurien de ser eliminats o la seva separació incrementada intencionadament per evitar la descàrrega prematura.

Per als dissenys futurs de subestacions de 110 kV, s'haurien de considerar transformadors de tensió trifàsics al costat de alta tensió, juntament amb la protecció de sobretensió de seqüència zero i la protecció de corrent d'interval del punt neutre del transformador. Aquesta configuració proporciona flexibilitat operativa i s'adaptarà a canvis futurs en la estructura de la xarxa.

Per a les subestacions amb connexions internes de pont, la primera configuració temporal de la protecció de corrent de seqüència zero del punt neutre del transformador principal hauria de desconnectar l'altre transformador sense aterrar per evitar ampliar l'àrea de tall o causar sobretensió de freqüència de la xarxa.