Spørsmål og svar om mikrodatamaskinbeskyttelse og automatiske enheter: Forklaring av kjernefunksjoner og anvendelsesnødvendigheter

Hva er et mikrodatamaskinbeskyttelsesenhet?

Svar: En mikrodatamaskinbeskyttelsesenhet er en automatsk enhet som kan oppdage feil eller uvanlige driftsforhold i elektrisk utstyr i et kraftsystem, og reagere ved å slå av strømbrytere eller sende ut alarmmeldinger.

Hva er de grunnleggende funksjonene til mikrodatamaskinbeskyttelse?

Svar:

• Automatisk, raskt og selektivt isolerer defekte enheter fra systemet ved å slå av strømbrytere, for å sikre at ikke-defekte enheter hurtig kan gjenoppta normal drift og unngå videre skade på defekt utstyr.

• Oppdager uvanlige driftsforhold i elektrisk utstyr, og basert på drifts- og vedlikeholdsbehov, utløser alarmmeldinger eller frakobler utstyr som kan bli skadet eller utvikle seg til feil hvis det fortsettes i bruk. Relébeskyttelse som reagerer på uvanlige forhold krever vanligvis ikke umiddelbar handling og kan inkludere en tidsforsinkelse.

Hva er de grunnleggende kravene til mikrodatamaskinbeskyttelse?

Svar: Mikrodatamaskinbeskyttelse spiller en viktig rolle for å sikre trygg, stabil og pålitelig drift av kraftsystemer, samt rask feilhåndtering. Derfor må relébeskyttelse oppfylle følgende krav:

• Selektivitet: Når det oppstår en systemfeil, skal beskyttelsen kun isolere det defekte utstyret, slik at ikke-defekte enheter kan fortsette å operere, dermed minimerer utslukningsområdet og oppnår selektiv drift.

• Hastighet: Etter en systemfeil, hvis feilen ikke raskt ryddes, kan den eskalere. For eksempel, under kortslutning synker spenningen betydelig, noe som fører til at motorer nær feilpunktet kan bremse ned eller stanses, og forstyrre normal produksjon. I tillegg kan generatorer ikke levere kraft under en feil, noe som kan føre til systemustabilitet. I tillegg er feilutstyr utsatt for høye feilstrømmer, som forårsaker alvorlig mekanisk og termisk skade. Jo lenger feilstrømmen varer, jo mer alvorlig blir skaden. Derfor bør beskyttelsessystemet virke så raskt som mulig for å isolate feilen etter en feil.

• Følsomhet: Beskyttelsesenheten må pålitelig oppdage feil og uvanlige forhold innen sin beskyttede sone. Dette betyr at den skal virke følsomt ikke bare under tre-fase metalliske kortslutninger under maksimal drift, men også under to-fase kortslutninger med høy overgangsresistans under minimal drift, ved å beholde tilstrekkelig følsomhet og pålitelig drift.

• Pålitelighet: Påliteligheten til et beskyttelsessystem er avgjørende. Det må ikke mislykkes når det oppstår en feil innen dets beskyttelseszone, og det skal heller ikke virke feil når det ikke foreligger noen feil. En upålitelig beskyttelsesenhet, når den er i bruk, kan selv bli en kilde til utvidede eller enda direkte ulykker.

Gjennomgå kort mikrodatabaserte beskyttelser som brukes for transformatorer og deres respektive funksjoner.

Svar: Transformatorer er viktig utstyr i kraftsystemer. Feil i dem har stor innvirkning på kraftforsyningens pålitelighet og normal systemdrift. Store kapasitets-transformatorer er også ekstremt verdifulle, så beskyttelsesenheter med fremragende ytelse og høy pålitelighet må installeres basert på transformatorkapasitet og -viktighet.

Transformatorfeil kan deles inn i interne og eksterne feil i tanken.

• Interne tankfeil inkluderer hovedsakelig: Fase til fase kortslutninger, vindings til vindings kortslutninger, og enefase jordfeil. Kortslutningsstrøm genererer bue som kan forbrenne vindinger, isolasjon og kjernen, og kan forårsake intens dampgenerering av transformatorolje, som potensielt kan føre til tankeksplosjon.

• Eksterne tankfeil inkluderer:Fase til fase og enefase jordfeil på bushinger og utgående ledninger.

• Uvanlige driftsforhold inkluderer: Overstrøm på grunn av eksterne kortslutninger, overbelasting på grunn av ulike årsaker, og lav oljenivå inne i tanken.

Basert på disse feiltypene og uvanlige forhold, bør følgende beskyttelsesenheter installeres:

• Gass (Buchholz) beskyttelse for interne tankkortslutninger og lavt oljenivå.

• Langitudinal differensialbeskyttelse eller øyeblikkelig overstrømsbeskyttelse for flerfasikortsikring i vindinger og ledninger, jordfeil på vindinger og ledninger i høystrømssystemer, og vindings til vindings kortslutninger.

• Overstrømsbeskyttelse (eller overstrømsbeskyttelse med sammensatt spenningsstart eller negativ sekvensstrømbeskyttelse) for eksterne fase til fase kortslutninger, som reserve for gass- og differensial- (eller øyeblikkelig overstrøms-) beskyttelse.

• Nullsekvensstrømbeskyttelse for eksterne jordfeil i høystrømssystemer.

• Overlastningsbeskyttelse for symmetriske overlastninger, osv.

Hvilke beskyttelser er installert for en 600 MW-generator-transformator (gen-transformator) enhet?

Svar:

• Generator-transformator enhetsdifferensialbeskyttelse

• Generator langitudinal differensialbeskyttelse

• Hovedtransformator differensialbeskyttelse

• Generator magnetiseringstap-beskyttelse

• Generator uforening-beskyttelse

• Generator motsatt effekt-beskyttelse

• Generator lavfrekvens-beskyttelse

• Overmagnetisering-beskyttelse

• Generator stator jordfeil-beskyttelse

• Generator overstrømsbeskyttelse

• Generator invers tid negativ sekvens overstrømsbeskyttelse

• Generator stator overlastningsbeskyttelse

• Generator vanntap-beskyttelse

• Hovedtransformator neutralpunkt nullsekvensstrømbeskyttelse

• Hovedtransformator gass (Buchholz) beskyttelse

• Hovedtransformator trykkavlastningsbeskyttelse

Hva er forskjellene mellom hovedtransformator differensial- og gassbeskyttelse? Kan begge beskyttelsene oppdage interne transformatorfeil?

Svar: Differensialbeskyttelse er primærbeskyttelsen for transformatorer; gassbeskyttelse er hovedbeskyttelsen for interne transformatorfeil.
Beskyttelsesområdet for differensialbeskyttelse dekker det primære elektriske utstyret mellom strømtransformatorer på alle sider av hovedtransformator, inkludert:

• Flerfasikortsikring på transformatorledninger og vindinger

• Alvorlige vindings til vindings kortslutninger

• Jordfeil på vindingsledninger i høystrømssystemer

• Beskyttelsesområdet for gassbeskyttelse inkluderer:

• Interne flerfasikortsikring i transformator

• Vindings til vindings kortslutninger, og kortslutninger mellom vindinger og kjernen eller ytre skall

• Kjerndefekter (som overoppvarming og skade)

• Lavt oljenivå eller oljelekkasje

• Dårlig kontakt i tapendringer eller defekt svetting av ledere

Differensialbeskyttelse kan installeres på transformatorer, generatorer, busseksjoner og overføringslinjer, mens gassbeskyttelse er unik for transformatorer.
For interne transformatorfeil (unntatt mindre vindings til vindings kortslutninger), kan både differensial- og gassbeskyttelse reagere. Fordi interne feil forårsaker oljebevegelse og økt primærstrøm, kan begge beskyttelser aktiveres. Hvilken som virker først, avhenger av feilens art.

Hvilke typer feil beskytter hovedtransformator neutralpunkt nullsekvens overstrøm, gap overstrøm, og nullsekvens overspenning mot? Hva er innstillingsprinsippene?
Svar: Hovedtransformator neutralpunkt nullsekvens overstrøm, gap overstrøm, og nullsekvens overspenning beskyttelsene er designet for å beskytte mot jordfeil på utstyrets egne utgående linjer. De fungerer generelt som reservebeskyttelse for jordfeil i 110–220 kV-systemet på transformatorens høystrømside. Nullsekvensstrømbeskyttelse brukes når transformatorneutralen er jordet; nullsekvensspenningbeskyttelse brukes når neutralpunktet er ujordet; og gap overstrømbeskyttelse brukes når transformatorneutralen er jordet gjennom en gnistgap.

Nullsekvens overstrømbeskyttelsen har en liten startstrøm, typisk rundt 100 A, med en virketid på omtrent 0,2 sekunder. Nullsekvens overspenningbeskyttelse er typisk innstilt til dobbelt den nominelle fasen spenningen. For å unngå midlertidige overspenninger under enefase jording, er tidsforsinkelsen vanligvis satt til 0,1–0,2 sekunder. Gnistgaplengden på 220 kV-siden neutralpunkt av en transformator er generelt 325 mm, med en bruttspenning RMS på 127,3 kV. Når neutralspenningen overstiger bruttspenningen, bryter gap, og lar nullsekvensstrøm flyte gjennom neutralpunktet. Beskyttelsen er satt til 0,2 sekunder.

Hva er primærbeskyttelse og reservebeskyttelse?

Svar: Primærbeskyttelse refererer til beskyttelse som, ved en kortslutningsfeil, oppfyller systemets stabilitets- og utstyrsikkerhetskrav, og selektivt slår av for å rydde feil på beskyttet utstyr og hele linjen.
Reservebeskyttelse refererer til beskyttelse som rydder feil når primærbeskyttelse eller strømbrytere mislykkes med å virke.

Hva er funksjonen av generator tvungen magning?

Svar:

• Forbedrer kraftsystemets stabilitet.

• Tillater rask spenningsgjenoppretting etter feilrydding.

• Forbedrer påliteligheten av tidsforsinket overstrømsbeskyttelsesvirking.

• Forbedrer selvgangsvilkårene for motorer under systemfeil.