Kyselyt ja vastaukset mikrotietokonepitoisuudesta ja automaattilaitteista: Ydinominaisuuksien ja sovellusnäkökohtien selitys

Mikä on mikrotietokonepistekaitse?

Vastaus: Mikrotietokonepistekaitse on automaattinen laite, joka voi havaita sähkövälineiden vikoja tai epänormaaleja toimintatiloja sähköverkossa ja toimia katkaistakseen virtasulut tai lähettää hälytysmerkkejä.

Mitkä ovat mikrotietokonepistekaitseiden perustekijät?

Vastaus:

• Yksiselitteisesti, nopeasti ja valikoivasti erottaa vikaiset laitteet verkosta katkaistakseen virtasulut, varmistaen, että vikavapaat laitteet palautuvat normaalitoimintaan nopeasti ja estäen lisävahinkoja vikaisissa laitteissa.

• Havaitsee sähkövälineiden epänormaaleja toimintatiloja ja käynnistää hälytysmerkit tai erottaa laitteet, jotka voivat vaurioitua tai kehittyä vikaksi jatkuvassa käytössä. Epänormaaleihin olosuhteisiin vastaava pistekaitse ei yleensä vaadi välitöntä toimintaa ja saattaa sisältää aikaviiveen.

Mitkä ovat mikrotietokonepistekaitseiden perusedellytykset?

Vastaus: Mikrotietokonepistekaitseilla on keskeinen rooli sähköverkon turvallisen, vakauden ja luotettavan toiminnan takaamisessa sekä vikojen nopeassa poistamisessa. Siksi pistekaitse on täytettävä seuraavat edellytykset:

• Valikoiva: Kun verkkovika tapahtuu, pistekaitselaite tulisi erottaa vain vikainen laite, varmistaen, että vikavapaat laitteet jatkavat toimintaansa, mikä minimoi sähkökatkoksen alueen ja toteuttaa valikoivan toiminnan.

• Nopeus: Jos verkkovika ei poisteta nopeasti, se voi kärjistyä. Esimerkiksi lyhytkierrossa jännite laskee huomattavasti, mikä hidastaa tai pysäyttää lähellä vikapaikkaa olevia moottoreita, häiritsee normaalia tuotantoa. Lisäksi generaattorit eivät pysty toimittamaan energiaa vikana, mikä voi johtaa järjestelmän epävakauttaan. Lisäksi vikaisissa laitteissa kulkee suuri vikavirta, aiheuttaen vakavia mekaanisia ja lämpövaurioita. Mitä kauemmin vikavirta jatkuu, sitä vakavampi vahingoittuminen. Siksi vikan jälkeen pistekaitsejärjestelmän tulisi toimia mahdollisimman nopeasti erottaakseen sen.

• Herkkä: Pistekaitselaite on kyettävä luotettavasti havaitsemaan vikoja ja epänormaaleja toimintatiloja suoja-alueellaan. Tämä tarkoittaa, että se tulisi toimia herkästi paitsi kolmen vaiheen metalliset lyhytkierrot suurimmassa toimintatilassa, myös kahden vaiheen lyhytkierrot korkealla siirtymävastuksella pienimmässä toimintatilassa, säilyttäen riittävän herkkyyden ja luotettavan toiminnan.

• Luotettavuus: Pistekaitsejärjestelmän luotettavuus on elintärkeää. Se ei saa epäonnistua toimimaan, kun suoja-alueella tapahtuu vika, eikä se saa toimia väärin, kun vikaa ei ole. Epäluotettava pistekaitselaite, kun se on käytössä, voi itse muodostua laajennettujen tai jopa suoria onnettomuuksien lähteenä.

Kuvaile lyhyesti muunnoslaitteille tarkoitettuja mikrotietokonepohjaisia pistekaitseja ja niiden funktioita.

Vastaus: Muunnoslaitteet ovat olennaisia laitteita sähköverkoissa. Niiden vikat vaikuttavat huomattavasti sähköntarjonnan luotettavuuteen ja normaaliin järjestelmän toimintaan. Suuret muunnoslaitteet ovat myös erittäin arvokkaita, joten niissä on asennettava erinomaisen tehokkuuden ja luotettavuuden pistekaitsejä muunnoslaitteen kapasiteetin ja tärkeyden mukaan.

Muunnoslaitteiden vikat voidaan luokitella tankon sisäisiksi ja ulkoisiksi vikoiksi.

• Tankon sisäiset vikat sisältävät pääasiassa: Vaiheiden väliset lyhytkierrot, kierrosten väliset lyhytkierrot ja yhden vaiheen maavara. Lyhytkierroksen virta tuottaa kaarien, jotka voivat polttaa rullakuplia, eristystä ja ytimen, ja voivat aiheuttaa muunnosöljyn voimakasta nesteytymistä, mikä voi johtaa tankon räjähtämiseen.

• Tankon ulkopuoliset vikat sisältävät: Vaiheiden väliset ja yhden vaiheen maavarat sulkuissa ja ulospainoväreissä.

• Epänormaaliset toimintatilat sisältävät: Ylikirjoitus ulkopuolisesta lyhytkierrosta, eri syistä aiheutunut ylikuormitus ja alhainen öljyn taso tankossa.

Näiden vikatyypien ja epänormaalien toimintatilanteiden perusteella on asennettava seuraavat pistekaitseet:

• Kaasupistekaitse (Buchholz) tankon sisäisille lyhytkierroille ja alhaiselle öljyn tasolle.

• Pituusmittaeropistekaitse tai välittömästi toimiva ylikirjoispistekaitse monivaiheisille lyhytkierroille rullakuplien ja ulospainoväreiden, maavaralle rullakuplien ja ulospainoväreiden suurten maavirtajärjestelmien, sekä kierrosten välisille lyhytkierroille.

• Ylikirjoispistekaitse (tai ylikirjoispistekaitse yhdistettyyn jänniteen aloittamiseen tai negatiiviseen järjestysvirtapistekaitseeseen) ulkopuolisille vaiheiden välisille lyhytkierroille, toimien varapuolina kaasupistekaitseelle ja eropistekaitseelle (tai välittömästi toimivalle ylikirjoispistekaitseelle).

• Nolla-sekvenssivirtapistekaitse ulkopuolisille maavarille suurten maavirtajärjestelmissä.

• Ylikuormituspistekaitse symmetriselle ylikuormitukselle jne.

Mitä pistekaitseja on asennettu 600 MW:n generatorimuunnosyksikölle (gen-transformer)?

Vastaus:

• Generatorimuunnosyksikön eropistekaitse

• Generatorin pituusmittaeropistekaitse

• Päämuunnoksen eropistekaitse

• Generatorin magneuttumattomuuspistekaitse

• Generatorin tahtiulospistekaitse

• Generatorin vastavirtapistekaitse

• Generatorin matalajännitepistekaitse

• Ylikirjoispistekaitse

• Generatorin statorin maavara

• Generatorin ylikirjoispistekaitse

• Generatorin käänteisaikaisen negatiivisen järjestysvirtapistekaitse

• Generatorin statorin ylikuormituspistekaitse

• Generatorin vesihäviöpistekaitse

• Päämuunnoksen neutraalipisteen nolla-sekvenssivirtapistekaitse

• Päämuunnoksen kaasupistekaitse (Buchholz)

• Päämuunnoksen painelevypistekaitse

Mitkä ovat päämuunnoksen eropistekaitse ja kaasupistekaitse eroavaisuudet? Voivatko molemmat pistekaitset havaita muunnoksen sisäisiä vikoja?

Vastaus: Eropistekaitse on muunnosten pääpistekaitse; kaasupistekaitse on muunnoksen sisäisten vikoiden pääpistekaitse.
Eropistekaitse suojelualue kattaa päämuunnoksen kaikkien sivujen virtasulut välillä olevat päärakenteet, mukaan lukien:

• Monivaiheiset lyhytkierrot muunnoksen johtoissa ja rullakuplien

• Vaaralliset kierrosten väliset lyhytkierrot

• Maavarat rullakuplien johtoissa suurten maavirtajärjestelmissä

• Kaasupistekaitse suojelualue kattaa:

• Muunnoksen sisäiset monivaiheiset lyhytkierrot

• Kierrosten väliset lyhytkierrot, sekä kierrosten ja ytimen tai ulkoisen kuoren väliset lyhytkierrot

• Ytimenvikat (kuten liian korkea lämpötila ja vauriot)

• Alhainen öljyn taso tai öljyn vuoto

• Huono yhteys sulkuissa tai konduktoreiden huono lakitus

Eropistekaitse voidaan asentaa muunnoksissa, generaattoreissa, busseissa ja siirtolinjoissa, kun taas kaasupistekaitse on uniikki muunnoksille.
Muunnoksen sisäisille vikoille (paitsi pienille kierrosten välisille lyhytkierroille) molemmat eropistekaitse ja kaasupistekaitse voivat reagoida. Koska sisäiset vikat aiheuttavat öljyn liikkumista ja ensimmäisen virran kasvamista, molemmat pistekaitseet voivat aktivoida. Minkä aktivoidaan ensin riippuu vikan luonteesta.

Mitä tyyppejä vikoja päämuunnoksen neutraalipisteen nolla-sekvenssivirtapistekaitse, välisyysvirtapistekaitse ja nolla-sekvenssijännitepistekaitse suojavat? Mitkä ovat asetussäännöt?
Vastaus: Päämuunnoksen neutraalipisteen nolla-sekvenssivirtapistekaitse, välisyysvirtapistekaitse ja nolla-sekvenssijännitepistekaitse on suunniteltu suojamaan omien ulospainovärien maavarat. Ne toimivat yleensä varapuolina 110–220 kV-järjestelmän maavarojen suojalle muunnoksen korkeajännitepuolella. Nolla-sekvenssivirtapistekaitse käytetään, kun muunnoksen neutraalipiste on maanjätetty; nolla-sekvenssijännitepistekaitse käytetään, kun neutraalipiste on maanvetämätön; ja välisyysvirtapistekaitse käytetään, kun muunnoksen neutraalipiste on maanjätetty piirkan avulla.

Nolla-sekvenssivirtapistekaitsella on pieni aloitusvirta, yleensä noin 100 A, ja toimintaaika noin 0,2 sekuntia. Nolla-sekvenssijännitepistekaitse asetetaan yleensä kaksinkertaiseksi nominatiiviseksi vaihejännitteeksi. Jotta vältetään yksivaiheinen maavara aiheuttama tilapäinen ylikirjoitus, aikaviive asetetaan yleensä 0,1–0,2 sekuntiin. 220 kV-puolen neutraalipisteen välisyyspiirkan pituus on yleensä 325 mm, ja sähköpurkautumisjännite RMS-arvoltaan 127,3 kV. Kun neutraalijännite ylittää purkautumisjännitteen, välisyys purkautuu, sallien nolla-sekvenssivirran kulkea neutraalipisteestä. Suojeluaika asetetaan 0,2 sekuntiin.

Mitä ovat pääpistekaitse ja varapistekaitse?

Vastaus: Pääpistekaitse tarkoittaa pistekaitsetta, joka vikatilanteessa täyttää järjestelmän vakauden ja laitteen turvallisuuden vaatimukset, ja valikoivasti katkaisee vikat suojattavissa laitteissa ja koko linjassa.
Varapistekaitse tarkoittaa pistekaitsetta, joka poistaa vikat, kun pääpistekaitse tai virtasulut eivät toimi.

Mikä on generatorin pakollisen magneutuksen tehtävä?

Vastaus:

• Parantaa sähköjärjestelmän vakautta.

• Mahdollistaa nopean jänniteen palautumisen vikan jälkeen.

• Parantaa aikaviiveellisen ylikirjoispistekaitse toiminnan luotettavuutta.

• Parantaa moottorien itseläpitysolosuhteita järjestelmän vikojen aikana.