Vprašanja in odgovori o mikro računalniških zaščitnih napravah in avtomatskih napravah: Razlaga ključnih funkcij in osnovnih elementov uporabe

Kaj je mikro računalniško zaščitno napravo?

Odgovor: Mikro računalniško zaščitno napravo je avtomatska naprava, ki zazna napake ali nepravilne delovne pogoje v električnem opremi v elektroenergetskega sistema in ukrepa s prekinitvijo veznikov ali izdajo alarmnih signalov.

Kateri so osnovni funkciji mikro računalniške zaščite?

Odgovor:

• Samodejno, hitro in selektivno izolira napako opreme od sistema z prekinitvijo veznikov, da se zagotovi, da se neokvarjena oprema čim prej vrne v normalno delovanje in prepreči nadaljnjo poškodbo okvarjene opreme.

• Zazna nepravilne delovne pogoje električne opreme in glede na operativne vzdrževalne zahteve sproži alarmne signale ali odstrani opremo, ki bi se lahko poškodovala ali razvila v napako, če bi ostala v uporabi. Relativna zaščita, ki odziva na nepravilne pogoje, običajno ne zahteva takojšnjega dejanja in morda vključuje zamud.

Kateri so temeljni zahtevi za mikro računalniško zaščito?

Odgovor: Mikro računalniška zaščita igra ključno vlogo pri zagotavljanju varnega, stabilnega in zanesljivega delovanja elektroenergetskega sistema ter hitrega odpravljanja napak. Zato mora relacijska zaščita izpolnjevati naslednje zahteve:

• Selektivnost: Ko se zgodi sistemski okvar, bi zaščitna naprava morala izolirati le okvarjeno opremo, da se zagotovi, da se neokvarjena oprema nadaljuje z delovanjem, s tem pa minimizira območje odmika in doseže selektivno delovanje.

• Hitrost: Če se sistemski okvar ne odpravi hitro, se lahko poslabša. Na primer, med kratkim zaprtjem, napetost znatno pada, kar povzroči, da motorji blizu točke okvare počasneje delujejo ali ustavijo, s tem pa moti normalno proizvodnjo. Poleg tega generatorji ne morejo podajati energije med okvaro, kar lahko vodi v nestabilnost sistema. Poleg tega okvarjena oprema nosi visoke tokove okvar, ki trpijo težke mehanske in toplotne poškodbe. Dolgo trajanje okvarnega toka pomeni večjo škodo. Zato bi zaščitni sistem morali čim prej delovati, da izolira okvaro.

• Občutljivost: Zaščitna naprava mora zanesljivo zaznati napake in nepravilne pogoje znotraj svojega zaščitenega območja. To pomeni, da bi morala delovati občutljivo ne le med trifaznimi kovinskimi kratkimi zaprtji pod največjimi delovnimi pogoji, ampak tudi med dvofaznimi kratkimi zaprtji z visokim prehodnim upori pod najmanjšimi delovnimi pogoji, ohranjati dovoljšno občutljivost in zanesljivo delovanje.

• Zanesljivost: Zanesljivost zaščitnega sistema je ključna. Ne sme propast, ko se zgodi okvar v njenem zaščitenem območju, niti nesporazumno delovati, ko ni okvare. Nezanesljiva zaščitna naprava, enkrat v uporabi, sama lahko postane vir širjenja ali celo neposrednih nesreč.

Kratek opis mikro računalniških zaščit, uporabljenih za transformatorje, in njihove funkcije.

Odgovor: Transformatorji so ključna oprema v elektroenergetskih sistemih. Njihove okvare resno vplivajo na zanesljivost oskrbe z energijo in normalno delovanje sistema. Velikoprostorninski transformatorji so tudi zelo dragoceni, zato morajo biti nameščeni zaščitne naprave z odličnimi lastnostmi in visoko zanesljivostjo glede na kapaciteto in pomembnost transformatorja.

Okvare transformatorjev se lahko razdelijo na notranje in zunanje okvare v rezervoarju.

• Notranje okvare v rezervoarju vključujejo: Fazna kratka zaprtja, okrčna kratka zaprtja in enofazna talna okvare. Kratkokrotni toki generirajo luknje, ki lahko zapalijo navije, izolacijo in jadro, ter lahko povzročijo intenzivno parilnost transformatorskega olja, kar lahko vodi do eksplozij rezervoara.

• Zunanje okvare vključujejo: Fazna in enofazna talna okvare na vratnicah in izhodnih vodih.

• Nepravilni delovni pogoji vključujejo: Pretok zaradi zunanje kratke zaprtje, pretisk zaradi različnih razlogov in nizka raven olja znotraj rezervoara.

Na podlagi teh vrst okvar in nepravilnih pogojev, bi morale biti nameščene naslednje zaščitne naprave:

• Plinska (Buchholz) zaščita za notranje okvare v rezervoarju in nizko raven olja.

• Diferencialna zaščita ali trenutna pretokova zaščita za večfazna kratka zaprtja v navijih in vodih, talna okvare v navijih in vodih v sistemih z visokim zemljiškim tokom in okrčna kratka zaprtja.

• Pretokova zaščita (ali pretokova zaščita z kompleksno napetostno začetkom ali negativno sekvencijskim tokom) za zunanje fazne kratke zaprtje, ki služi kot rezervna za plinsko in diferencialno (ali trenutno pretokovo) zaščito.

• Nulto sekvencijski tok zaščita za zunanje talne okvare v sistemih z visokim zemljiškim tokom.

• Pretiskova zaščita za simetrične pretiske itd.

Katera zaščita je nameščena za 600 MW generator-transformator (gen-transformator) enoto?

Odgovor:

• Diferencialna zaščita generator-transformator enote

• Diferencialna zaščita generatorja

• Diferencialna zaščita glavnega transformatorja

• Zaščita generatorja proti izgubi namagnitve

• Zaščita generatorja proti izpadu koraka

• Zaščita generatorja proti obratnemu toku

• Zaščita generatorja proti nizki frekvenci

• Zaščita proti pretisku

• Zaščita generatorja proti talnemu zaprtju statorja

• Pretokova zaščita generatorja

• Negativno sekvencijska pretokova zaščita generatorja s časovno odvisnostjo

• Pretiskova zaščita generatorja

• Zaščita generatorja proti izgubi vode

• Nulto sekvencijski tok zaščita neutralne točke glavnega transformatorja

• Plinska (Buchholz) zaščita glavnega transformatorja

• Zaščita glavnega transformatorja proti pritisku

Kaj je razlika med diferencialno zaščito glavnega transformatorja in plinsko zaščito? Lahko obe zaščiti zaznata notranje okvare transformatorja?

Odgovor: Diferencialna zaščita je primarna zaščita za transformatorje; plinska zaščita je glavna zaščita za notranje okvare transformatorja.
Zaščitni obseg diferencialne zaščite zajema primarno električno opremo med merilnimi transformatorji na vseh straneh glavnega transformatorja, vključno z:

• Večfazna kratka zaprtja na vodih in navijih transformatorja

• Težka okrčna kratka zaprtja

• Talna okvare na vodih navijev v sistemih z visokim zemljiškim tokom

• Zaščitni obseg plinske zaščite vključuje:

• Notranje večfazne kratke zaprtja v transformatorju

• Okrčna kratka zaprtja in kratka zaprtja med okrči in jadrom ali zunanjim sklopom

• Okvare jadra (na primer, pregreva in poškodba)

• Nizka raven olja ali iztekanje olja

• Slaba stik v tap changernih ali defektna zalivanja vodil

Diferencialna zaščita se lahko namesti na transformatorjih, generatorjih, bus sekcijah in prenosnih linijah, medtem ko je plinska zaščita edinstvena za transformatorje.
Za notranje okvare transformatorja (razen manjših okrčnih kratkih zaprtij) lahko odzivata obe zaščiti. Ker okvare znotraj povzročajo gibanje olja in povečan primarni tok, lahko oba zaščiti aktivirata. Katera najprej deluje, je odvisno od narave okvare.

Katere vrste okvar zaščitijo nulto sekvencijski pretok, pretok v presledku in nulto sekvencijsko prenapetost glavne točke transformatorja? Kateri so načeli nastavitev?
Odgovor: Nulto sekvencijski pretok, pretok v presledku in nulto sekvencijsko prenapetost glavne točke transformatorja so zasnovani za zaščito pred talnimi okvari na lastnih odhodnih vodih opreme. Običajno služijo kot rezervna zaščita za talne okvare v sistemu 110–220 kV na visokonaponski strani transformatorja. Nulto sekvencijski tok zaščita se uporablja, kadar je neutralna točka transformatorja zemljiščna; nulto sekvencijska prenapetost zaščita se uporablja, kadar je neutralna točka nezemljiščna; in pretok v presledku zaščita se uporablja, kadar je neutralna točka transformatorja zemljiščna preko ročice.

Nulto sekvencijski pretok zaščita ima majhen začetni tok, običajno okoli 100 A, z delovnim časom okoli 0,2 sekund. Nulto sekvencijska prenapetost zaščita je običajno nastavljena na dvojno fazi prenapetost. Da se izogne prehodnim prenapetostim med enofaznim zemljiščem, je časovni zamik običajno nastavljen na 0,1–0,2 sekunde. Dolžina ročice na neutralni točki 220 kV strani transformatorja je običajno 325 mm, z premikajočim se napetostjo RMS 127,3 kV. Ko preseže neutralna napetost premikajočo se napetost, ročica prekine, omogoča tako, da nulto sekvencijski tok teče skozi neutralno točko. Delovni čas je nastavljen na 0,2 sekunde.

Kaj je primarna zaščita in rezervna zaščita?

Odgovor: Primarna zaščita se nanaša na zaščito, ki pri kratkem zaprtju izpolnjuje zahteve za stabilnost sistema in varnost opreme, in selektivno prekine za odpravljanje okvar na zaščiteni opremi in celotni liniji.
Rezervna zaščita se nanaša na zaščito, ki odpravlja okvare, ko primarna zaščita ali veznik ne delujejo.

Kakšna je funkcija prisilne namagnitve generatorja?

Odgovor:

• Povečuje stabilnost elektroenergetskega sistema.

• Omogoča hitro obnovitev napetosti po odpravljanju okvare.

• Povečuje zanesljivost delovanja zaščite s časovno odvisnostjo pretoka.

• Poboljšuje samozagon motorjev med sistemske okvare.