Wie implementiert man Schutzmaßnahmen für den Neutralpunkt-Abstandsschutz von Transformatoren?
In einem bestimmten Stromnetz tritt bei einer Einphasen-Erdschlussstörung in einer Versorgungsleitung eine gleichzeitige Auslösung des Neutralpunkt-Abstandsschutzes des Transformers und des Leitungsschutzes auf, was zu einem Ausfall eines ansonsten intakten Transformers führt. Der Hauptgrund ist, dass während einer System-Einphasen-Erdschlussstörung die Nullfolgeüberspannung den Abstand zwischen dem Neutralpunkt des Transformers und Erde durchbricht. Der resultierende Nullfolgestrom, der durch den Neutralpunkt des Transformers fließt, übersteigt den Betriebswert des Abstands-Nullfolgestromschutzes, wodurch alle Schaltgeräte auf den Seiten des Transformers auslösen. Daher ist eine sinnvolle Auswahl des Betriebsmodus des Transformator-Neutralpunkts und eine Reduzierung der angewandten Nullfolgeüberspannung entscheidend, um die Fehlkoordination zwischen Transformator-Abstandsschutz und System-Nullfolgeschutz zu beheben.
Störfall
Bei einer Erdschlussstörung in der Oberstromversorgungsleitung des Transformers löst der Nullfolge-Schutzstufe II der Leitung nach 0,5 Sekunden das Leitungsschaltgerät aus. Gleichzeitig bricht der Neutralpunkt-Abstand des Transformers zusammen und der Abstandsstromschutz löst ebenfalls nach 0,5 Sekunden alle Schaltgeräte auf den Seiten des Transformers aus. Aufgrund der Fehlkoordination zwischen Transformator-Abstandsschutz und System-Nullfolgeschutz treten beide Schutzmechanismen gleichzeitig auf, was zu einer gleichzeitigen Entenergierung der Leitung und des Haustransformators führt. Selbst wenn die Leitungsstörung vorübergehend ist und die automatische Wiederschaltung erfolgreich die Leitungsenergie kurzfristig wiederherstellt, bleibt der Transformer außer Betrieb, da seine Schaltgeräte durch den Abstandsschutz ausgelöst wurden und nicht automatisch wieder eingeschaltet werden, nur weil die Leitung wieder energiefähig ist.
Ursachenanalyse
Eine Einphasen-Erdschlussstörung führt zu einem ungleichmäßigen Drei-Phasen-Betrieb. Bei Transformatoren mit ungeerdetem Neutralpunkt verschiebt sich die Spannung am Neutralpunkt, was unweigerlich zu einer Überspannung führt. Wenn die Einphasen-Erdschlussstörung am Ende der Versorgungsleitung oder an der 110-kV-Bussbar eines Endunterwerks auftritt, erreicht die Nullfolgespannung am Neutralpunkt des 110-kV-Transformators ihren Höchstwert, und der äquivalente Nullfolgewiderstand ist auch der höchste. Unter diesen Bedingungen bricht der Neutralpunkt-Abstand des Transformers zusammen, was sowohl das Auslösen der Leitungserdschlussstörung als auch den Abstands-Nullfolgestromschutz des Transformers auslöst.
Lösungsmaßnahmen
Um die Fehlkoordination zwischen dem 110-kV-Haupttransformator-Abstandsschutz und dem System-Nullfolgeschutz zu beheben, sollten zusätzliche Erdpunkte für Transformatoren in bestimmten lokalen Bereichen des 110-kV-Systems hinzugefügt werden.
Welche Schritte sind erforderlich, um einen Transformer abzuschalten?
Verfahren zur Abschaltung eines Transformators
Beim Abschalten eines Transformators sollte zunächst die Lastseite getrennt und anschließend die Energieversorgungsseite getrennt werden. Operationell sollte zunächst das Schaltgerät geöffnet und dann die Trennschalter auf beiden Seiten des Schaltgerätes geöffnet werden. Falls kein Schaltgerät auf der Energieversorgungs- oder der Lastseite des Transformators installiert ist, sollten zunächst alle Ausgänge auf beiden Seiten getrennt werden. Dann, wenn der Transformer ohne Last ist, sollte derselbe Lastschalter oder Sicherungsschalter, der beim Einschalten verwendet wurde, zum Trennen der Energieversorgung und zum Abschalten des Transformators verwendet werden.
Für wassergekühlte Transformatoren, die im Winter abgeschaltet werden, muss das gesamte Wasser in den Kühlern vollständig abgelassen werden.
