110kV transzformátor zérus-sor védelme: problémák és javítási intézkedések

A 110 kV transzformátorok nullsorozat-védelmének problémái

Egy hatékonyan földezett rendszerben a transzformátor középpontja és a föld közötti eltolódás feszültsége bizonyos szinten korlátozva van, és a középponti részleg védelme nem működik. A rezgésszakadás védelmének telepítésének célja, hogy megelőzze a nem hatékonyan földezett rendszerekben fellendülő nullsorozat-feszültség által okozott transzformátor izoláció sérülését. A rezgésszakadás csak akkor működik, amikor egyegyfázisú talajhiba történik, az összes közvetlenül földre kapcsolt középponti transzformátor kikapcsolódik, és a nem földre kapcsolt középponttal rendelkező töltött transzformátorok továbbra is csatlakoztatva maradnak a hibás hálózathoz. Ilyen esetben a rezgésszakadás a középponti részleg és a föld közötti feszültség csökkentésére, valamint az izoláció sérülésének elkerülésére szolgál.

Azonban a rezgésszakadás lebomlása csonkított hullámokat generál, ami káros a transzformátor vonalakkal-közti izolációnak. Ezért, amikor egyegyfázisú talajhiba miatt a nullsorozat-feszültség emelkedik, a transzformátor kikapcsolásának jobb, ha a nullsorozat-túlfeszültség védelem, nem pedig a rezgésszakadás áramvédelem lát el ebben. Szemben vele, a rezgésszakadás áramvédelme véletlenszerű elemei vannak, és különböző okokból nem működhet. Ez a nézőpontból, a transzformátor középponti izolációjának védelméhez a nullsorozat-túlfeszültség védelem sokkal fontosabb, mint a rezgésszakadás áramvédelem.

Általában a nullsorozat-túlfeszültség védelem és a rezgésszakadás áramvédelem együtt alkotják a teljes középponti izoláció védelmi rendszerét. Tehát csak a rezgésszakadás áramvédelmen kívül a nullsorozat-túlfeszültség védelem nélküli telepítés hiányos – különösen az időnkénti rezgésszakadás esetén, amikor a rezgésszakadás árama nem fenntartható, így a rezgésszakadás áramvédelem hatástalanná válik.

A legtöbb jelenleg üzembe helyezett 110 kV alátámasztó állomás csak középponti részleges rezgésszakadási védelmekkel, de anélkül, hogy hozzá tartozó védelmi relékkel rendelkezne. Ez a konfiguráció hátrányos. Amikor a hálózat nullsorozat-feszültsége közel kerül a nominális fázisfeszültséghöz, minden nem földre kapcsolt középponttal rendelkező transzformátor egyszerre nullsorozat-túlfeszültséget tapasztal. Ha egy olyan végtranszformátor, amely nincs rezgésszakadás áramvédelmel, előidőben kiadja a középponti részleg rezgésszakadását – és a rezgésszakadás nem fenntartható –, a töltött, nem földre kapcsolt középponttal rendelkező transzformátor továbbra is csatlakoztatva marad a hibás hálózathoz.

Tehát a nincs alacsony feszültségű oldali energiaforrás végtranszformátoroknál, ha nincs teljes rezgésszakadás áramvédelem és nullsorozat-túlfeszültség védelem, a középponti részleg rezgésszakadását vagy eltávolítani kell, vagy a távolságát szándékosan növelni kell, hogy elkerülje az előidőbeni rezgésszakadást.

Belső hídkapcsolattal rendelkező alátámasztó állomásoknál a hagyományos gyakorlat, miszerint a földre kapcsolt transzformátor nullsorozat-áramvédelmének első beállítása a 900-es és a 100-as buszkapcsoló kikapcsolására, nem optimális. Az alacsony feszültségű oldal párhuzamos működésekor a 900-es kapcsoló kikapcsolása egy buszmetszet felesleges elvesztését eredményezi. Ugyanakkor a nem földre kapcsolt transzformátor alacsony feszültségű oldali kapcsolója zárva marad.

Nullsorozat-túlfeszültség védelem nélkül, ha rövid ideig létezik alacsony feszültségű energiaforrás (pl. 10 kV energiaátvitelek miatt), a nem földre kapcsolt transzformátor túlfeszültség kockázatával szembesül. Ezért, mivel a 110 kV oldalon már telepítve vannak háromfázisú feszültségátváltók (VT-k), a nullsorozat-túlfeszültség védelem hozzáadása egyszerű és hatékony biztonsági intézkedés.

A Transzformátor Középponti Földezés Vezérlése és a Nullsorozat Védelem Javítási intézkedései

Először is, fontos, hogy a 110 kV rendszer hatékonyan földezett rendszerként működjön. A rosszindulatú működés megelőzése a legalapvetőbb megközelítés – biztosítva, hogy a forrás végének transzformátorának 110 kV középpontja hatékonyan földezett legyen. Ha a védelem koordinációs beállításai engedélyezik, a párhuzamosan működő forrásoldali transzformátorok középpontjai is egyszerre földezhetők.

Ha egy energiaszolgáltató transzformátor elveszíti a földre kapcsolt középpontját, a rendszer nem hatékonyan földezett rendszerként működhet. Ezért a tervezési fázisban a forrás végének transzformátorai, vagy a jövőben energiát szolgáltathatók, teljes középponti részleges rezgésszakadási védelmet kell, beleértve a középponti részleg nullsorozat-áramvédelmét, a középponti részleg rezgésszakadás áramvédelmét, és a busz feszültségátváltóinak nyitott delta nullsorozat-feszültség védelmét.

A 110 kV kilépő vezetéken, függetlenül attól, hogy hány transzformátor működik párhuzamosan, a végtranszformátorok nem földre kapcsolt középponttal működhetnek, amennyiben a forrásoldali középpont földre van kapcsolva. Valójában, a potenciális kockázatok enyhítése érdekében egy transzformátor középpontja földre kapcsolható. A földre kapcsolandó középpont kiválasztásakor a következő prioritásokat kell alkalmazni:

• Előnyben adjuk azokat a transzformátorokat, amelyek alacsony feszültségű oldala rövid ideig energiát szolgáltat;

• Következőként azokat a transzformátorokat, amelyek magas feszültségű oldalán nincs áramkörkapcsoló;

• Végül, a legközelebbi a forráshoz található transzformátort.

A legtöbb már üzembe helyezett 110 kV végtranszformátor alátámasztó állomás, amelyek jelenleg nincsenek ellátva nyitott delta nullsorozat-feszültség védelmel (a busz feszültségátváltói) és középponti részleges rezgésszakadás áramvédelmel, az eredetileg telepített középponti részleg rezgésszakadását vagy eltávolítani kell, vagy a távolságát szándékosan növelni kell, hogy elkerülje az előidőbeni rezgésszakadást.

A jövőbeli 110 kV alátámasztó állomások tervezésében a magas feszültségű oldalon háromfázisú feszültségátváltókat kell figyelembe venni, valamint nullsorozat-túlfeszültség védelmet és transzformátor középponti részleg rezgésszakadás áramvédelmet. Ez a konfiguráció operatív rugalmasságot és alkalmazkodási képességet biztosít a hálózati struktúra jövőbeli változásaihoz.

Belső hídkapcsolattal rendelkező alátámasztó állomásoknál a főtranszformátor középponti részleg nullsorozat-áramvédelmének első beállítása a másik nem földre kapcsolt transzformátor kikapcsolását eredményeznie kell, hogy elkerülje a kimaradási terület bővítését vagy a hálózati frekvencia túlfeszültségét.