Vragen en antwoorden over microcomputerbescherming en automatische apparaten: Uitleg van kernfuncties en toepassingsessentials

Wat is een microcomputer beschermingsapparaat?

Antwoord: Een microcomputer beschermingsapparaat is een automatisch apparaat dat storingen of afwijkende werkomstandigheden in elektrische apparatuur binnen een energienetwerk kan detecteren en actie kan ondernemen om schakelaars te laten vallen of alarm signalen uit te zenden.

Wat zijn de basisfuncties van microcomputer bescherming?

Antwoord:

• Automatisch, snel en selectief defecte apparatuur isoleren van het systeem door schakelaars te laten vallen, waardoor niet-defecte apparatuur snel normaal kan blijven functioneren en verdere schade aan defecte apparatuur wordt voorkomen.

• Afwijkende werkomstandigheden van elektrische apparatuur detecteren, en op basis van operationele onderhoudseisen, alarm signalen activeren of apparatuur uitschakelen die mogelijk beschadigd is of in storing kan raken als deze in bedrijf blijft. Relaisbescherming die reageert op afwijkende toestanden vereist meestal geen onmiddellijke actie en kan een tijdsvertraging bevatten.

Wat zijn de fundamentele eisen voor microcomputer bescherming?

Antwoord: Microcomputer bescherming speelt een cruciale rol bij het waarborgen van veilige, stabiele en betrouwbare werking van energienetwerken en het tijdig wegnemen van storingen. Daarom moet relaisbescherming aan de volgende eisen voldoen:

• Selectiviteit: Bij het optreden van een systeemstoring, zou het beschermingsapparaat alleen de defecte apparatuur moeten isoleren, zodat niet-defecte apparatuur doorgaat met werken, waardoor het uitvalgebied wordt geminimaliseerd en selectieve werking wordt bereikt.

• Snelheid: Na een systeemstoring, als de storing niet snel wordt weggenomen, kan deze verergeren. Bijvoorbeeld, bij een kortsluiting daalt de spanning aanzienlijk, waardoor motoren in de buurt van het defectpunt langzamer gaan draaien of stilstaan, wat de normale productie verstoort. Bovendien kunnen generatoren tijdens een storing geen energie leveren, wat tot systeeminstabiliteit kan leiden. Bovendien worden defecte apparaten blootgesteld aan hoge stroomwaarden, waardoor ze ernstige mechanische en thermische schade oplopen. Hoe langer de stroomduur, hoe ernstiger de schade. Daarom moet het beschermingssysteem zo snel mogelijk na een storing ingrijpen om deze te isoleren.

• Gevoeligheid: Het beschermingsapparaat moet storingen en afwijkende toestanden binnen zijn beschermd gebied betrouwbaar kunnen detecteren. Dit betekent dat het gevoelig moet werken, niet alleen bij driefase korte sluitingen onder maximale werkomstandigheden, maar ook bij tweefase korte sluitingen met hoge overgangsweerstand onder minimale werkomstandigheden, met voldoende gevoeligheid en betrouwbare werking.

• Betrouwbaarheid: De betrouwbaarheid van een beschermingssysteem is cruciaal. Het mag niet falen wanneer er een storing plaatsvindt binnen zijn beschermd gebied, noch mogen er foute acties worden ondernomen wanneer er geen storing is. Een onbetrouwbaar beschermingsapparaat, eenmaal in gebruik, kan zelf een bron van uitgebreide of zelfs directe ongelukken worden.

Beschrijf kort de microcomputer gebaseerde beschermingen die worden gebruikt voor transformatoren en hun respectievelijke functies.

Antwoord: Transformatoren zijn essentiële apparatuur in energienetwerken. Hun storingen hebben een ernstige invloed op de betrouwbaarheid van de energievoorziening en de normale werking van het systeem. Grote capaciteits-transformatoren zijn ook zeer waardevol, dus moeten er beschermingsapparaten met uitstekende prestaties en hoge betrouwbaarheid worden geïnstalleerd, afhankelijk van de capaciteit en het belang van de transformatoren.

Transformatorstoringen kunnen worden ingedeeld in interne en externe storingen in de tank.

• Interne tankstoringen omvatten voornamelijk: fase-tot-fase kortsluitingen, winding-tot-winding kortsluitingen en enkelphase-aarding. Kortsluitstroom veroorzaakt bogen die windingen, isolatie en kern kunnen verbranden, en kan heftige verdampting van transformatorolie veroorzaken, wat potentiële explosies van de tank kan veroorzaken.

• Externe tankstoringen omvatten: fase-tot-fase en enkelphase-aarding op bushings en uitgaande leidingen.

• Afwijkende werkomstandigheden omvatten: overstroming als gevolg van externe kortsluitingen, overbelasting door diverse oorzaken, en laag oliveau in de tank.

Op basis van deze storingen en afwijkende toestanden, moeten de volgende beschermingsapparaten worden geïnstalleerd:

• Gas (Buchholz) bescherming voor interne tank kortsluitingen en laag oliveau.

• Longitudinale differentiële bescherming of snelle overstromingsbescherming voor meervoudige kortsluitingen in windingen en leidingen, aarding van windingen en leidingen in hoogspanningsaardingssystemen, en winding-tot-winding kortsluitingen.

• Overstromingsbescherming (of overstromingsbescherming met samengestelde spanningsstart of negatieve sequentie stroom bescherming) voor externe fase-tot-fase kortsluitingen, als back-up voor gas- en differentiële (of snelle overstromings) bescherming.

• Nulsequentie stroom bescherming voor externe grondfouten in hoogspanningsaardingssystemen.

• Overbelastingsbescherming voor symmetrische overbelasting, enz.

Welke beschermingen worden geïnstalleerd voor een 600MW generator-transformator (gen-transformator) unit?

Antwoord:

• Generator-transformator unit differentiële bescherming

• Generator longitudinale differentiële bescherming

• Hoofdtransformator differentiële bescherming

• Generator demagnetisatie bescherming

• Generator uit-de-pas bescherming

• Generator tegengestelde kracht bescherming

• Generator lage frequentie bescherming

• Over-opwekking bescherming

• Generator stator aarding bescherming

• Generator overstromingsbescherming

• Generator inverse tijd negatieve sequentie overstromingsbescherming

• Generator stator overbelastingsbescherming

• Generator waterverlies bescherming

• Hoofdtransformator neutrale punt nulsequentie stroom bescherming

• Hoofdtransformator gas (Buchholz) bescherming

• Hoofdtransformator drukaflossing bescherming

Wat zijn de verschillen tussen hoofdtransformator differentiële en gas bescherming? Kunnen beide beschermingen interne transformator storingen detecteren?

Antwoord: Differentiële bescherming is de primaire bescherming voor transformatoren; gas bescherming is de belangrijkste bescherming voor interne transformator storingen.
De beschermingsbereik van differentiële bescherming omvat de primaire elektrische apparatuur tussen de stroomtransformatoren aan alle zijden van de hoofdtransformator, inclusief:

• Meervoudige kortsluitingen op transformatorleidingen en windingen

• Ernstige winding-tot-winding kortsluitingen

• Aarding van windingleidingen in hoogspanningsaardingssystemen

• Het beschermingsbereik van gas bescherming omvat:

• Interne meervoudige kortsluitingen in de transformator

• Winding-tot-winding kortsluitingen, en kortsluitingen tussen windingen en de kern of buitenkant

• Kern storingen (zoals oververhitting en schade)

• Laag oliveau of olielekage

• Slechte contacten in tapchangers of defecte lasverbindingen van geleiders

Differentiële bescherming kan worden geïnstalleerd op transformatoren, generatoren, bussecties en overdrachtslijnen, terwijl gas bescherming uniek is voor transformatoren.
Voor interne transformator storingen (behalve kleine winding-tot-winding kortsluitingen), kunnen zowel differentiële als gas bescherming reageren. Omdat interne storingen oliebeweging en verhoogde primaire stroom veroorzaken, kunnen beide beschermingen activeren. Welke eerst werkt, hangt af van de aard van de storing.

Tegen welke soorten storingen bieden hoofdtransformator neutrale punt nulsequentie overstroming, gap overstroming en nulsequentie overspanning bescherming? Wat zijn de instelling principes?
Antwoord: Hoofdtransformator neutrale punt nulsequentie overstroming, gap overstroming en nulsequentie overspanningsbeschermingen zijn ontworpen om aardfouten op de eigen uitgaande lijnen van de apparatuur te beschermen. Ze dienen over het algemeen als back-up bescherming voor aardfouten in het 110–220 kV systeem aan de hoogspanningskant van de transformator. Nulsequentie stroom bescherming wordt gebruikt wanneer de transformatorneutrale wordt afgewerkt; nulsequentie spanning bescherming wordt gebruikt wanneer het neutraal punt niet is afgewerkt; en gap overstromingsbescherming wordt gebruikt wanneer de transformatorneutrale wordt afgewerkt via een vonkgap.

De nulsequentie overstromingsbescherming heeft een kleine startstroom, meestal ongeveer 100 A, met een reactietijd van ongeveer 0,2 seconden. Nulsequentie overspanningsbescherming wordt meestal ingesteld op twee keer de nominale fase spanning. Om tijdelijke overspanningen tijdens enkele fase aarding te voorkomen, wordt de tijdvertraging meestal ingesteld op 0,1–0,2 seconden. De vonkgap lengte aan de 220 kV zijde neutrale punt van een transformator is meestal 325 mm, met een brekningspanning RMS van 127,3 kV. Wanneer de neutrale spanning de brekningspanning overschrijdt, breekt de gap, waardoor nulsequentie stroom door de neutrale punt kan stromen. De beschermingstijd is ingesteld op 0,2 seconden.

Wat zijn primaire bescherming en back-up bescherming?

Antwoord: Primaire bescherming verwijst naar bescherming die, bij een kortsluitingsstoring, voldoet aan de eisen van systeem stabiliteit en apparatuur veiligheid, en selectief schakelt om storingen op de beschermd apparatuur en de hele lijn weg te nemen.
Back-up bescherming verwijst naar bescherming die storingen wegneemt wanneer de primaire bescherming of schakelaar faalt.

Wat is de functie van generator gedwongen opwekking?

Antwoord:

• Versterkt de stabiliteit van het energiesysteem.

• Maakt snel spanningsherstel mogelijk na het wegnemen van de storing.

• Verbeter