110kV transformator nula-većinska zaštita: Problemi i mere poboljšanja

Problemi sa nulto-ponosnom zaštitom transformatora od 110 kV

U efikasno zemljenom sistemu, napon između neutralne tačke i zemlje transformatora ograničen je na određeni nivo, a zaštita preko rastojanja ne radi. Cilj instalacije zaštite preko rastojanja jeste sprečavanje oštećenja izolacije transformatora uzrokovano povišenim nulto-ponosnim naponom u sistemu koji nije efikasno zemljen. Rastojanje iskorišćeno je samo kada dođe do jednofaznog zemljanskog greška, sve transformatori sa direktno zemljenim neutralnim tačkama su isključeni, a transformatori sa nezemljenim neutralnim tačkama ostaju spojeni na mrežu sa greškom. U ovom slučaju, rastojanje se iskorišćava kako bi smanjilo napon između neutralne tačke i zemlje i sprecilo oštećenje izolacije.

Međutim, kada se rastojanje provali, generiše se presječene talase, što je štetno za međuvitkovnu izolaciju transformatora. Stoga, kada se nulto-ponosni napon poveća zbog jednofazne zemljanske greške, bolje je da transformator isključi zaštita od prekomernog nulto-ponosnog napona, a ne zaštita preko struje rastojanja. Na suprotno, zaštita preko struje rastojanja uključuje element nasumičnosti i može ne raditi iz različitih razloga. Sa ovog stajališta, zaštita neutralne tačke transformatora od nulto-ponosnog prekomernog napona je važnija od zaštite preko struje rastojanja.

Obično, zaštita od prekomernog nulto-ponosnog napona i zaštita preko struje rastojanja koriste se zajedno kako bi formirale kompletnu shemu zaštite izolacije neutralne tačke. Stoga, instalacija samo zaštite preko struje rastojanja bez zaštite od prekomernog nulto-ponosnog napona nije dovoljna - posebno tokom intermitentnog provala rastojanja, kada struja provala ne može biti održana, čime zaštita preko struje rastojanja postaje neefektivna.

Većina trenutno u funkciji 110 kV podstacionica opremljena je samo rodovima rastojanja neutralne tačke, ali nedostaju odgovarajući zaštitni releji. Ova konfiguracija je neugodna. Kada nulto-ponosni napon mreže približi se nominalnom faznom naponu, svi transformatori sa nezemljenim neutralnim tačkama istovremeno iskusivaju nulto-ponosni prekomerni napon. Ako terminalni transformator bez zaštite prekomerne struje rastojanja ima ranu provalu rastojanja neutralne tačke - a provala ne može biti održana - energizirani transformator sa nezemljenom neutralnom tačkom ostaje spojen na mrežu sa greškom.

Stoga, za terminalne transformatore bez niskonaponskih izvora snage, ako nisu instalirane potpuna zaštita preko struje rastojanja i zaštita od prekomernog nulto-ponosnog napona, rodo rastojanja neutralne tačke treba ukloniti ili njegovo rastojanje namerno povećati kako bi se sprecila rana provala.

Za podstacionice sa unutrašnjim mostovim vezama, obična praksa korišćenja prvog vremenskog podešenja zaštite neutralno-zemljenog transformatora od nulto-ponosne struje za isključivanje prekidača 900 i prekidača veze bus-a 100 nije optimalna. Kada se niskonaponske strane operiraju paralelno, isključivanje prekidača 900 dovodi do nepotrebnog gubitka jedne bus sekcije. U međuvremenu, prekidač niskonaponske strane nezemljenog transformatora ostaje zatvoren.

U odsustvu zaštite od prekomernog nulto-ponosnog napona, ukoliko postoji privremeni niskonaponski izvor snage (na primer, zbog prebacivanja snage na 10 kV), nezemljeni transformator je pod rizikom prekomernog napona. Zato, s obzirom da su već instalirani trofazni naponski transformatori (VT) na 110 kV strani, dodavanje zaštite od prekomernog nulto-ponosnog napona predstavlja jednostavnu i efikasnu sigurnosnu mjeru.

Kontrola metoda zemljenja neutralne tačke transformatora i poboljšanja u nulto-ponosnoj zaštiti

Prvo, nužno je osigurati da 110 kV sistem funkcioniše kao efikasno zemljeni sistem. Sprečavanje pogrešnog radnog stanja je najfundamentalniji pristup - osiguravanje da je 110 kV neutralna tačka izvora transformatora efikasno zemljena. Ako to dopušta koordinacija zaštita, neutralne tačke oba paralelna transformatora izvora mogu biti istovremeno zemljene.

Ako transformator snabdevanja izgubi zemljenu neutralnu tačku, sistem može postati neefikasno zemljen. Stoga, tijekom faze dizajna, transformatori izvora - ili oni koji budući mogu snabdjevati snagu - trebaju biti opremljeni potpunom zaštitom preko rastojanja neutralne tačke, uključujući zaštitu od nulto-ponosne prekomerne struje, zaštitu preko struje rastojanja i zaštitu od otvoreno-delta nulto-ponosnog napona na bus-u.

Na 110 kV izlaznim vodicima, bez obzira na broj paralelnih transformatora, terminalni transformatori mogu raditi sa nezemljenim neutralnim tačkama, ukoliko je neutralna tačka izvora zemljena. U stvarnoj operaciji, kako bi se smanjili potencijalni rizici, neutralna tačka jednog transformatora može biti zemljena. Pri biranju koje neutralne tačke zemljiti, treba primijeniti sljedeći prioritet:

• Preferirati transformatore čija niskonaponska strana privremeno snabdjeva snagu;

• Nakon toga, razmotriti transformatore čija visokonaponska strana nema prekidač;

• Na kraju, odabrati transformator najbliži izvoru snage.

Za većinu već u funkciji 110 kV terminalnih podstacionica koje trenutno nemaju zaštitu od otvoreno-delta nulto-ponosnog napona (od VT bus-a) i zaštitu preko struje rastojanja, originalno instalirani rodi rastojanja neutralne tačke trebaju biti uklonjeni ili njihova udaljenost namerno povećana kako bi se sprecila rana provala.

Za buduće dizajne 110 kV podstacionica, trebalo bi razmotriti trofazne naponske transformatore na visokonaponskoj strani, zajedno sa zaštitom od prekomernog nulto-ponosnog napona i zaštitom preko struje rastojanja neutralne tačke transformatora. Ova konfiguracija pruža operativnu fleksibilnost i prilagođava se budućim promjenama strukture mreže.

Za podstacionice sa unutrašnjim mostovim vezama, prvo vremensko podešenje zaštite neutralno-zemljenog glavnog transformatora od nulto-ponosne struje treba isključiti drugi nezemljeni transformator kako bi se sprecio proširenje područja isključivanja ili pojavljanje prekomernog napona frekvencije mreže.