110kV Tranformator Sıfır Dizisi Koruması: Sorunlar ve İyileştirme Önlemleri

110 kV Trafoların Sıfır Dizisel Korumasındaki Sorunlar

Etkin bir şekilde yerleştirilmiş bir sistemde, trafoya ait nötral-ara toprak yer değiştirme gerilimi belirli bir seviyeye sınırlıdır ve nötral nokta boşluk koruması çalışmaz. Boşluk korumasının kurulma amacı, etkin olarak yerleştirilmemiş sistemlerde yükselen sıfır dizisel gerilim nedeniyle trafo yalıtımına zarar gelmesini önlemektir. Serbest bırakma boşluğu, tek fazlı toprak hatası olduğunda, doğrudan yerleştirilmiş nötral noktalı tüm trafoların devre dışı bırakılması ve topraksız nötral noktalı enerjili transformatorların hatalı şebekeye bağlı kalması durumunda çalışır. Bu durumda, boşluk serbest bırakarak nötral-ara toprak gerilimini azaltır ve yalıtım hasarını önler.

Ancak, boşluk çökmesi kesik dalga oluşturur, bu da trafoya ait sarım-sarımlık yalıtımına zararlıdır. Bu nedenle, tek fazlı toprak hatası nedeniyle sıfır dizisel gerilim yükseldiğinde, sıfır dizisel aşırı gerilim korumasının - boşluk akımı koruması değil - trafiği devre dışı bırakması tercih edilir. Buna karşılık, boşluk akımı koruması rastgelelik derecesine sahiptir ve çeşitli nedenlerle çalışmayabilir. Bu açıdan, trafo nötral noktası yalıtımını korumak için sıfır dizisel aşırı gerilim koruması, boşluk akımı korumasından daha kritiktir.

Genellikle, sıfır dizisel aşırı gerilim koruması ve boşluk akımı koruması, tam bir nötral nokta yalıtım koruma şeması oluşturmak üzere birlikte kullanılır. Bu nedenle, sıfır dizisel aşırı gerilim koruması olmadan yalnızca boşluk akımı koruması kurulması yeterli değildir - özellikle aralıklı boşluk çökmesi sırasında, serbest bırakma akımı sürdürülemediğinden, boşluk akımı koruması etkisiz hale gelebilir.

Şu anda faaliyete alınmış çoğu 110 kV alt şebekesi sadece nötral nokta çubuk boşluklarına sahip olup, karşılık gelen koruma rölesi ile donatılmamıştır. Bu yapılandırma dezavantajlıdır. Şebekenin sıfır dizisel geriliminin nominal faz gerilimine yaklaştığı zaman, tüm topraksız nötral noktalı transformatorlar aynı anda sıfır dizisel aşırı gerilime maruz kalır. Eğer boşluk aşırı akım koruması olmayan bir son terminal transformatorun nötral nokta boşluğu erken serbest bırakılırsa ve bu serbest bırakma sürdürülemezse, enerjili topraksız nötral noktalı transformator hatalı şebekeye bağlı kalacaktır.

Bu nedenle, düşük voltajlı tarafında güç kaynağı olmayan son terminal transformatorlar için, tam boşluk akımı koruması ve sıfır dizisel aşırı gerilim koruması kurulmamışsa, nötral nokta çubuk boşluğu ya kaldırılmalı ya da boşluğun mesafesi kasıtlı olarak artırılmalıdır, böylece erken serbest bırakma önlenmelidir.

İç köprü bağlantılı alt şebekelerde, nötral-nokta yerleştirilmiş transformatorun sıfır dizisel akım korumasının ilk zaman ayarlamasıyla kesiciler 900 ve 100 anahtar bağlantısını devre dışı bırakma uygulaması en iyisi değildir. Düşük voltajlı taraflar paralel işlem görürken, kesici 900'nün devre dışı bırakılması gereksiz bir anahtar bölümü kaybına neden olur. Bu arada, topraksız transformatorun düşük voltajlı tarafındaki kesici kapalı kalır.

Sıfır dizisel aşırı gerilim koruması olmaması durumunda, geçici bir düşük voltajlı güç kaynağı varsa (örneğin, 10 kV güç aktarımı nedeniyle), topraksız transformator aşırı gerilim riskindedir. Bu nedenle, 110 kV tarafta üç fazlı gerilim transformatörleri (VT) zaten kurulu olduğuna göre, sıfır dizisel aşırı gerilim koruması eklemek basit ve etkili bir güvenlik önlemidir.

Trafo Nötral Nokta Topraklama Yöntemlerinin Kontrolü ve Sıfır Dizisel Korumanın İyileştirme Önerileri

Öncelikle, 110 kV sisteminin etkin bir şekilde yerleştirilmiş bir sistem olarak çalıştığından emin olmak gerekir. Yanlış işlemin önlenmesi en temel yaklaşım olup, 110 kV kaynak ucundaki transformatorun nötral noktasının etkin bir şekilde yerleştirildiğinden emin olunmalıdır. Koruma koordinasyon ayarları izin veriyorsa, paralel çalışan kaynak ucundaki her iki transformatorun nötral noktaları aynı anda yerleştirilebilir.

Güç sağlayan bir transformatorun yerleştirilmiş nötral noktası kaybederse, sistem etkin bir şekilde yerleştirilmemiş hale gelebilir. Bu nedenle, tasarım aşamasında, kaynak ucundaki transformatorlar veya gelecekte güç sağlayabilecek olanlar, nötral nokta sıfır dizisel aşırı akım koruması, nötral nokta boşluk akımı koruması ve şebeke üzerinde açık delta sıfır dizisel gerilim koruması dahil, tam bir nötral nokta boşluk korumasıyla donatılmalıdır.

110 kV çıkış hatlarında, ne kadar çok transformator paralel bağlanmış olursa olsun, kaynak ucundaki nötral nokta yerleştirilmiş olduğu sürece son terminal transformatorları topraksız nötral noktalarla çalışabilir. Gerçek uygulamada, potansiyel riskleri azaltmak için, bir transformator nötral noktası yerleştirilebilir. Hangi nötral noktanın yerleştirileceği seçimi yaparken, aşağıdaki öncelik sırası uygulanmalıdır:

• Öncelikle, düşük voltajlı tarafında geçici olarak güç sağlayan transformatorlar;

• Sonra, yüksek voltajlı tarafında devre kesicisi olmayan transformatorlar;

• Nihayet, güç kaynağına en yakın olan transformator.

Zaten faaliyete alınmış çoğu 110 kV son terminal alt şebekesi, şebeke VT'lerinden açık delta sıfır dizisel gerilim koruması (bus VT'lerinden) ve nötral nokta boşluk akımı koruması eksik olduğundan, orijinal olarak kurulu nötral nokta çubuk boşlukları ya kaldırılmalı ya da boşluğun mesafesi kasıtlı olarak artırılmalıdır, böylece erken serbest bırakma önlenmelidir.

Gelecekteki 110 kV alt şebeke tasarımları için, yüksek voltajlı tarafta üç fazlı gerilim transformatörleri (VT) ve sıfır dizisel aşırı gerilim koruması, transformator nötral nokta boşluk akımı korumasıyla birlikte düşünülmelidir. Bu yapılandırma, operasyonel esnekliği sağlar ve şebeke yapısındaki gelecekteki değişikliklere uyum sağlar.

İç köprü bağlantılı alt şebekelerde, ana transformatorun nötral nokta sıfır dizisel akım korumasının ilk zaman ayarlaması, diğer topraksız transformatoru devre dışı bırakmalıdır, böylece kesinti alanının genişlemesini veya güç frekansı aşırı gerilimini önlemiş olunur.