Fragen und Antworten zu Mikrocomputer-Schutz und automatischen Geräten: Erklärung der Kernfunktionen und Anwendungswesentlichen
Was ist ein Mikrocomputer-Schutzgerät?
Antwort: Ein Mikrocomputer-Schutzgerät ist ein automatisches Gerät, das Fehler oder ungewöhnliche Betriebszustände in elektrischen Geräten innerhalb eines Stromnetzes erkennen und Schaltungen unterbrechen oder Alarmsignale auslösen kann.
Was sind die grundlegenden Funktionen eines Mikrocomputerschutzes?
Antwort:
Automatisch, schnell und selektiv fehlerhafte Geräte vom System durch Unterbrechen von Schaltkreisen isolieren, um den normalen Betrieb nicht betroffener Geräte zu gewährleisten und weitere Schäden an den defekten Geräten zu verhindern.
Ungewöhnliche Betriebszustände von elektrischen Geräten erkennen und basierend auf Wartungsanforderungen Alarmsignale auslösen oder Geräte, die möglicherweise beschädigt sind oder zu Fehlern führen könnten, wenn sie weiterhin in Betrieb bleiben, abtrennen. Der Schutz, der auf ungewöhnliche Zustände reagiert, erfordert in der Regel keine sofortige Maßnahme und kann eine Zeitverzögerung beinhalten.
Was sind die grundlegenden Anforderungen an Mikrocomputerschutz?
Antwort: Der Mikrocomputerschutz spielt eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung eines sicheren, stabilen und zuverlässigen Betriebs von Stromnetzen und bei der schnellen Beseitigung von Fehlern. Daher muss der Schutz folgende Anforderungen erfüllen:
Selektivität: Bei einem Systemfehler sollte das Schutzgerät nur das defekte Gerät isolieren, um den Betrieb nicht betroffener Geräte fortzusetzen, um so die Ausfallfläche zu minimieren und eine selektive Operation zu erreichen.
Geschwindigkeit: Wenn nach einem Systemfehler der Fehler nicht schnell beseitigt wird, kann er eskalieren. Zum Beispiel fällt bei einem Kurzschluss die Spannung stark, was dazu führt, dass Motoren in der Nähe des Fehlerpunkts langsamer werden oder stehen bleiben, was die normale Produktion stört. Darüber hinaus können Generatoren während eines Fehlers keine Energie liefern, was zu einer Instabilität im System führen kann. Zudem tragen defekte Geräte hohe Fehlerströme, was zu schweren mechanischen und thermischen Schäden führt. Je länger der Fehlerstrom andauert, desto schwerwiegender sind die Schäden. Daher sollte das Schutzsystem nach einem Fehler so schnell wie möglich handeln, um ihn zu isolieren.
Empfindlichkeit: Das Schutzgerät muss Fehler und ungewöhnliche Zustände in seinem Schutzbereich zuverlässig erkennen. Dies bedeutet, dass es sowohl bei dreiphasigen metallischen Kurzschlüssen unter maximalen Betriebsbedingungen als auch bei zweiphasigen Kurzschlüssen mit hoher Übergangswiderstand unter minimalen Betriebsbedingungen empfindlich arbeiten und eine ausreichende Empfindlichkeit und zuverlässige Funktionalität aufrechterhalten sollte.
Zuverlässigkeit: Die Zuverlässigkeit eines Schutzsystems ist entscheidend. Es darf nicht versagen, wenn ein Fehler in seinem Schutzbereich auftritt, und es darf auch nicht falsch reagieren, wenn kein Fehler vorliegt. Ein unzuverlässiges Schutzgerät, das in Betrieb genommen wird, könnte selbst zu erweiterten oder sogar direkten Unfällen werden.
Beschreiben Sie kurz die mikrocomputerbasierten Schutzvorrichtungen für Transformatoren und ihre jeweiligen Funktionen.
Antwort: Transformatoren sind wesentliche Geräte in Stromnetzen. Ihre Fehler beeinträchtigen die Versorgungsreliabilität und den normalen Betrieb des Systems erheblich. Große Transformatoren sind auch sehr wertvoll, daher müssen Schutzvorrichtungen mit ausgezeichneter Leistung und hoher Zuverlässigkeit basierend auf der Transformator-Kapazität und -Wichtigkeit installiert werden.
Transformatorfehler können in interne und externe Fehler im Gehäuse unterteilt werden.
Interne Gehäusefehler umfassen hauptsächlich: Phasen-zu-Phasen-Kurzschlüsse, Wicklung-zu-Wicklung-Kurzschlüsse und Einphasen-Erdschlüsse. Kurzschlussströme erzeugen Bögen, die Wicklungen, Isolierungen und den Kern verbrennen und möglicherweise zu intensiver Verdampfung von Transformatoröl führen, was zu Gehäuseexplosionen führen kann.
Externe Gehäusefehler umfassen: Phasen-zu-Phasen- und Einphasen-Erdschlüsse an Buchsen und Ausgangsleitungen.
Ungewöhnliche Betriebszustände umfassen: Überstrom infolge externer Kurzschlüsse, Überlastung aus verschiedenen Gründen und niedriger Ölstand im Gehäuse.
Basierend auf diesen Fehlertypen und ungewöhnlichen Zuständen sollten die folgenden Schutzvorrichtungen installiert werden:
Gas- (Buchholz-)Schutz für interne Gehäusekurzschlüsse und niedrigen Ölstand.
Längsdifferenzialschutz oder Blitzableiter für mehrphasige Kurzschlüsse in Wicklungen und Leitungen, Erdschlüsse an Wicklungen und Leitungen in Hochstromerdungssystemen und Wicklung-zu-Wicklung-Kurzschlüsse.
Überstromschutz (oder Überstromschutz mit zusammengesetztem Spannungsstart oder Negativsequenz-Stromschutz) für externe Phasen-zu-Phasen-Kurzschlüsse, als Rückversicherung für Gas- und Differenzialschutz (oder Blitzableiter).
Nullfolgen-Stromschutz für externe Erdschlüsse in Hochstromerdungssystemen.
Überlastschutz für symmetrische Überlastungen usw.
Welche Schutzvorrichtungen sind für eine 600-MW-Generator-Transformator (Gen-Transformator)-Einheit installiert?
Antwort:
Differenzialschutz für Generator-Transformator-Einheit
Längsdifferenzialschutz für Generator
Haupttransformator-Differenzialschutz
Entmagnetisierungsschutz für Generator
Aus-schritt-Schutz für Generator
Rückwärtsleistungsschutz für Generator
Niederfrequenzschutz für Generator
Übererregungsschutz
Stator-Erdschluss-Schutz für Generator
Überstromschutz für Generator
Umkehrzeit-Negativsequenz-Überstromschutz für Generator
Stator-Überlastschutz für Generator
Wasserabstands-Schutz für Generator
Nullfolgen-Stromschutz für neutrales Haupttransformator-Punkt
Gas- (Buchholz-)Schutz für Haupttransformator
Druckentlastungsschutz für Haupttransformator
Was sind die Unterschiede zwischen Haupttransformator-Differenzialschutz und Gasschutz? Können beide Schutzvorrichtungen interne Transformatorfehler erkennen?
Antwort: Der Differenzialschutz ist der primäre Schutz für Transformatoren; der Gasschutz ist der Hauptschutz für interne Transformatorfehler.
Der Schutzumfang des Differenzialschutzes erstreckt sich auf die primären elektrischen Ausrüstungen zwischen den Stromtransformatoren auf allen Seiten des Haupttransformators, einschließlich:
Mehrphasige Kurzschlüsse an Transformatorleitungen und -wicklungen
Schwere Wicklung-zu-Wicklung-Kurzschlüsse
Erdschlüsse an Wicklungsleitungen in Hochstromerdungssystemen
Der Schutzumfang des Gasschutzes umfasst:
Interne mehrphasige Kurzschlüsse im Transformator
Wicklung-zu-Wicklung-Kurzschlüsse und Kurzschlüsse zwischen Wicklungen und Kern oder äußerem Gehäuse
Kernfehler (wie Überhitzung und Beschädigung)
Niedriger Ölstand oder Ölleckage
Schlechter Kontakt in Stufenschaltern oder defekte Verkabelung von Leitern
Differenzialschutz kann auf Transformatoren, Generatoren, Bussektionen und Stromleitungen installiert werden, während Gasschutz ausschließlich Transformatoren vorbehalten ist.
Für interne Transformatorfehler (außer leichten Wicklung-zu-Wicklung-Kurzschlüssen) können sowohl Differenzialschutz als auch Gasschutz reagieren. Da interne Fehler zu Ölverschiebung und erhöhtem Primärstrom führen, können beide Schutzvorrichtungen aktiviert werden. Welche zuerst aktiviert wird, hängt von der Art des Fehlers ab.
Welche Arten von Fehlern schützen Nullfolgen-Überstrom-, Lücke-Überstrom- und Nullfolgen-Überspannungsschutz vor? Was sind die Einstellungsprinzipien?
Antwort: Der Nullfolgen-Überstrom-, Lücke-Überstrom- und Nullfolgen-Überspannungsschutz sind darauf ausgelegt, Erdschlüsse auf den eigenen Ausgangsleitungen der Ausrüstung zu schützen. Sie dienen in der Regel als Rückversicherung für Erdungsfehler im 110–220 kV-System auf der Hochspannungsseite des Transformators. Der Nullfolgen-Stromschutz wird verwendet, wenn der Transformatorneutralpunkt geerdet ist; der Nullfolgen-Spannungsschutz wird verwendet, wenn der Neutralpunkt unverdichtet ist; und der Lücke-Überstromschutz wird verwendet, wenn der Transformatorneutralpunkt über einen Funkenstrecken geerdet ist.
Der Nullfolgen-Überstromschutz hat einen kleinen Startstrom, typischerweise etwa 100 A, mit einer Betriebszeit von etwa 0,2 Sekunden. Der Nullfolgen-Überspannungsschutz wird in der Regel auf das Doppelte der Nennphasenspannung eingestellt. Um transiente Überspannungen bei Einphasenerdung zu vermeiden, wird die Zeitspanne in der Regel auf 0,1–0,2 Sekunden eingestellt. Die Länge der Funkenstrecke am neutralen Punkt der 220-kV-Seite eines Transformators beträgt in der Regel 325 mm, mit einer Durchbruchspannung RMS von 127,3 kV. Wenn die Neutralspannung die Durchbruchspannung überschreitet, bricht die Lücke zusammen und ermöglicht den Durchfluss von Nullfolgenstrom durch den neutralen Punkt. Die Schutzzeit wird auf 0,2 Sekunden eingestellt.
Was ist primärer Schutz und Rückversicherungsschutz?
Antwort: Primärer Schutz bezieht sich auf Schutz, der bei einem Kurzschlussfehler den Anforderungen an Systemstabilität und Gerätesicherheit entspricht und selektiv abschaltet, um Fehler an dem geschützten Gerät und der gesamten Leitung zu beseitigen.
Rückversicherungsschutz bezieht sich auf Schutz, der Fehler beseitigt, wenn der primäre Schutz oder der Schaltkreis versagt.
Was ist die Funktion der erzwungenen Erregung des Generators?
Antwort:
Verbessert die Stabilität des Stromnetzes.
Ermöglicht eine schnelle Spannungsregeneration nach der Fehlerräumung.
Verbessert die Zuverlässigkeit des zeitverzögerten Überstromschutzes.
Verbessert die Selbststartbedingungen von Motoren während Systemfehlern.
