Микропроцесорна система за защита на трансформатори

1. Фон и основни предизвикателства​
   Трансформаторите са ключови компоненти в електроенергийните системи, а техния надежден работен режим е от съществено значение за безопасността на мрежата. Традиционната защита на трансформаторите се сблъсква с много технически предизвикателства, включително идентификация на вътрешни късо-замкнати токове, разграничаване на пускови токове, защита при прегласяване и проблеми с насищане на токомерки. По-конкретно, традиционната процентна диференциална защита е уязвима към хармонични интерференции, които могат да доведат до неправилно действие или нефункциониране на системата за защита, което сериозно подкопава стабилността на системата.

​2. Общ преглед на решението​
Това решение използва напредналата микропроцесорна технология за защита, интегрирайки множество техники, за да осигури комплексна защита на трансформаторите. Състои се от три основни модула: хармонично ограничена диференциална защита, адаптивна система за детектиране на насищане на токомерки и интегрирана защита с оптическо волокно за мониторинг на температурата.

​2.1 Технология за хармонично ограничена диференциална защита​
Използвайки технологията за блокиране на втора хармоника, този метод ефективно разграничава токовете при дефект от пусковите токове чрез реално време анализ на съдържанието на втора хармоника в диференциалните токове. Основни характеристики включват:

• Регулируем праг на съдържание на хармоники (15%-20%) спрямо характеристиките на трансформатора.
• Анализ на хармониките, базиран на преобразуване на Фурие, за осигуряване на точността на детекцията.
• Динамична логика за блокиране, за да се предотврати неправилно действие на защитата.

​Резултати от приложението:​​ В случая с защита на 765kV свръхвисоко напрежение трансформатор, тази технология намали случаите на неправилно действие с 82%, значително повишавайки надеждността на защитата.

​2.2 Адаптивна система за детектиране на насищане на токомерки​
Основана на анализ на искаженията на формата на тока и мониторинг на зареждането на токомерките преди дефект, тази система динамично коригира коефициентите за ограничение:

• Мониторира реално време работния режим на токомерките, за да идентифицира характеристики на насищане.
• Използва изчисления на степента на искажение на формата на тока за точна оценка на насищането.
• Динамично коригира параметрите на защитата, за да се осигури надеждност при условия на насищане.

​Показатели на производителност:​​ В приложенията на свръхвисоко напрежение, този метод осигурява надеждно функциониране дори при сериозно насищане на токомерките, намалявайки времето за действие до по-малко от 12ms и значително подобрявайки скоростта на реакция при дефект.

​2.3 Интегрирана система за защита с оптическо волокно за мониторинг на температурата​
Разпределени сензори с оптическо волокно са вградени в ключови места на обмотките на трансформаторите за реално време мониторинг на температурата:

• Директно измерване на температурата на горещи точки в обмотките с точност ±1°C.
• Многостепенни прагове на температурата (например, зададена стойност за прекъсване 140°C).
• Интеграция с диференциалната защита за ускорено прекъсване в зависимост от температурата.
• Автоматично активиране на система за охлаждане, за да се предотврати повишаване на температурата.

​Практични резултати:​​ Приложението в конверторна станция увеличи срока на полезност на трансформаторите с 30% и предотврати дефекти на изолацията, причинени от прекомерно затопляне.

​3. Технически предимства​

1. ​Подобренa надеждност:​​ Множество механизми за защита работят заедно, за да намалят недостатъците на единичната защита.
2. ​Бърза реакция:​​ Алгоритми за високоскоростна обработка на данни значително намаляват времето за действие.
3. ​Адаптивност:​​ Автоматично коригиране на параметрите на защитата в зависимост от условията на работа.
4. ​Превантивна защита:​​ Мониторинг на температурата позволява прогнозиране на дефекти, превръщайки пасивната защита в активна профилактика.

​4. Приложени случаи​
Това решение е успешно приложено в много проекти на свръхвисоко напрежение и 765kV свръхвисоко напрежение преобразувателни станции. Оперативните данни показват:

• Правилно действие на 99.98%.
• Средното време за идентификация на дефект намалено с 40%.
• Инциденти с неправилно действие намалени с над 85%.
• Значително удължаване на срока на полезност на оборудването.