110kV Transformer Zero-Sequence Protection: Isyu at mga Tugon ng Pagsusulong

Mga Problema sa Pag-protect ng Zero-Sequence ng 110 kV Transformer

Sa isang sistema na may epektibong pag-ground, ang displacement voltage mula sa neutral hanggang sa ground ng isang transformer ay limitado sa isang tiyak na antas, at ang proteksyon ng gap sa neutral-point ay hindi gumagana. Ang layunin ng pag-install ng gap protection ay upang iwasan ang pinsala sa insulation ng transformer na dulot ng mataas na zero-sequence voltage sa mga hindi epektibong grounded na sistema. Ang discharge gap ay gumagana lamang kapag may nangyaring single-phase ground fault, lahat ng direktang grounded na neutral-point transformers ay ina-trip out, at ang mga na-energize na transformers na may ungrounded neutral points ay nananatiling konektado sa grid na may fault. Sa kasong ito, ang gap ay nag-discharge upang bawasan ang neutral-to-ground voltage at iwasan ang pinsala sa insulation.

Gayunpaman, ang pag-breakdown ng gap ay nag-generate ng chopped waves, na masama para sa turn-to-turn insulation ng transformer. Kaya, kapag tumaas ang zero-sequence voltage dahil sa single-phase ground fault, mas gusto na ang zero-sequence overvoltage protection—hindi ang gap current protection—ang mag-trip ng transformer. Sa kabaligtaran, ang gap current protection ay may bahagi ng randomness at maaaring hindi gumana sa iba't ibang dahilan. Mula sa perspektivong ito, para sa proteksyon ng neutral-point insulation ng transformer, mas mahalaga ang zero-sequence overvoltage protection kaysa sa gap current protection.

Karaniwan, ang zero-sequence overvoltage protection at gap current protection ay ginagamit pagsama-sama upang mabuo ang isang kompletong neutral-point insulation protection scheme. Kaya, ang pag-install ng gap current protection lamang nang walang zero-sequence overvoltage protection ay hindi sapat—lalo na kapag may intermittent gap breakdown, kung saan hindi matitiyak ang sustento ng discharge current, at ang gap current protection ay hindi epektibo.

Ang karamihan ng kasalukuyang commissioned na 110 kV substations ay equipped lang ng neutral-point rod gaps pero kulang sa corresponding protective relaying. Ang configuration na ito ay hindi advantageous. Kapag tumaas ang zero-sequence voltage ng grid malapit sa rated phase voltage, lahat ng ungrounded-neutral transformers ay magkakaroon ng zero-sequence overvoltage. Kung ang terminal transformer na walang gap overcurrent protection ay may maagang discharge ng neutral-point gap—and the discharge cannot be sustained—the energized ungrounded-neutral transformer will remain connected to the faulted grid.

Kaya, para sa mga terminal transformers na walang low-voltage-side power sources, kung hindi kompleto ang gap current protection at zero-sequence overvoltage protection, ang neutral-point rod gap dapat alisin o palaking ang distansya nito upang iwasan ang maagang discharge.

Para sa mga substation na may internal bridge connections, ang conventional practice ng paggamit ng first time setting ng zero-sequence current protection ng neutral-grounded transformer upang tripin ang breakers 900 at ang 100 bus tie ay hindi optimal. Kapag ang low-voltage sides ay nag-ooperate in parallel, ang pag-trip ng breaker 900 ay nagresulta sa hindi kinakailangang pagkawala ng isang bus section. Samantalang, ang low-voltage-side breaker ng ungrounded transformer ay mananatili na sarado.

Sa kawalan ng zero-sequence overvoltage protection, kung mayroon kang temporary low-voltage power source (halimbawa, dahil sa 10 kV power transfer), ang ungrounded transformer ay nasa panganib ng overvoltage. Kaya, bilang may three-phase voltage transformers (VTs) na na-install sa 110 kV side, ang pagdaragdag ng zero-sequence overvoltage protection ay isang simple at epektibong safety measure.

Paggamit ng Neutral Grounding Methods ng Transformer at Pag-improve ng Zero-Sequence Protection

Una, mahalaga na siguraduhin na ang 110 kV system ay gumagana bilang isang epektibong grounded system. Ang pag-iwas sa misoperation ay ang pinakamahalagang pamamaraan—siguraduhin na ang 110 kV neutral point ng source-end transformer ay epektibong grounded. Kung pinapayagan ng protection coordination settings, parehong paralleled source-side transformers ay maaaring grounded ang kanilang neutral points simultaneously.

Kung nawalan ng grounded neutral point ang power-supplying transformer, maaaring maging non-effectively grounded ang sistema. Kaya, sa panahon ng disenyo, ang source-end transformers—or those that may supply power in the future—dapat equipped ng complete neutral-point gap protection, kabilang ang neutral-point zero-sequence overcurrent protection, neutral-point gap current protection, at open-delta zero-sequence voltage protection sa busbar.

Sa 110 kV outgoing feeders, anuman ang bilang ng transformers na konektado in parallel, ang terminal transformers maaaring gumana na may ungrounded neutral points basta grounded ang source-side neutral point. Sa aktwal na operasyon, upang mabawasan ang potensyal na mga panganib, maaaring grounded ang isang transformer neutral point. Sa pagpili kung alin ang grounded, sundin ang sumusunod na priority order:

• Ibigay ang prayoridad sa mga transformers na may temporary power supply sa low-voltage side;

• Pagkatapos, isaalang-alang ang mga transformers na walang circuit breaker sa high-voltage side;

• Huli, pumili ng transformer na pinakamalapit sa power source.

Para sa karamihan ng kasalukuyang commissioned na 110 kV terminal substations na walang open-delta zero-sequence voltage protection (mula sa bus VTs) at neutral-point gap current protection, ang orihinal na installed na neutral-point rod gaps dapat alisin o palaking ang spacing nito upang iwasan ang maagang discharge.

Para sa mga susunod na 110 kV substation designs, dapat isapalaran ang three-phase voltage transformers sa high-voltage side, kasama ang zero-sequence overvoltage protection at transformer neutral-point gap current protection. Ang configuration na ito ay nagbibigay ng operational flexibility at sumasang-ayon sa mga pagbabago sa grid structure sa hinaharap.

Para sa mga substation na may internal bridge connection, ang first time setting ng neutral-point zero-sequence current protection ng main transformer dapat tripin ang ibang ungrounded transformer upang iwasan ang paglaki ng outage area o pag-cause ng power-frequency overvoltage.