Solució de protecció basada en microordinadors per a transformadors
- Context i reptes principals
Els transformadors són components crítics dels sistemes elèctrics, i la seva operació fiable és essencial per a la seguretat de la xarxa. La protecció tradicional dels transformadors es troba amb diversos reptes tècnics, incloent-hi la identificació de la corrent d'aturada interna, la discriminació de la corrent d'inrush, la protecció contra sobrecàrrega i els problemes de saturació del CT. En particular, la protecció diferencial percentual convencional és susceptible a la interferència harmònica, que pot conduir a un funcionament incorrecte o falla en actuar del sistema de protecció, comprometent greument la estabilitat del sistema.
2. Visió general de la solució
Aquesta solució utilitza tecnologia de protecció avançada basada en microordinadors, integrant múltiples tècniques per aconseguir una protecció integral dels transformadors. Es compon de tres mòduls bàsics: protecció diferencial restringida per harmònics, sistema de detecció adaptativa de saturació del CT i monitorització integrada de la temperatura mitjançant fibra òptica.
2.1 Tecnologia de protecció diferencial restringida per harmònics
Utilitzant la tecnologia de bloqueig del segon harmònic, aquest mètode distingeix eficientment la corrent de falla de la corrent d'inrush mitjançant la detecció en temps real del contingut del segon harmònic en les corrents diferencials. Les característiques clau inclouen:
- Límit ajustable del contingut harmònic (15%-20%) adaptat a les característiques del transformador.
- Anàlisi harmònica basada en la transformada de Fourier per assegurar la precisió de la detecció.
- Lògica de bloqueig dinàmic per prevenir el funcionament incorrecte de la protecció.
Resultats de l'aplicació: En un cas de protecció de transformadors de 765kV d'alta tensió, aquesta tecnologia va reduir les taxas de funcionament incorrecte en un 82%, millorant significativament la fiabilitat de la protecció.
2.2 Sistema de detecció adaptativa de saturació del CT
Basat en l'anàlisi de la distorsió de la forma de la corrent i la monitorització de la càrrega del CT abans de la falla, aquest sistema ajusta dinàmicament els coeficients de restricció:
- Monitoritza l'estat operatiu del CT en temps real per identificar les característiques de saturació.
- Utilitza el càlcul de la taxa de distorsió de la forma de la corrent per a un jutjament precís de la saturació.
- Ajusta dinàmicament els paràmetres de protecció per assegurar la fiabilitat en condicions de saturació.
Mètriques de rendiment: En aplicacions UHV, aquest mètode assegura un funcionament fiable fins i tot en condicions de saturació severa del CT, reduint el temps d'operació a menys de 12 ms i millorant significativament la velocitat de resposta a les fallades.
2.3 Sistema de protecció integrada de monitorització de la temperatura mitjançant fibra òptica
Sensors distribuïts de fibra òptica s'incrusten en ubicacions crítiques de les bobines del transformador per a la monitorització en temps real de la temperatura:
- Medició directa de les temperatures dels punts calents de les bobines amb una precisió de ±1°C.
- Límits de temperatura multinivell (per exemple, configuració de desconnectament a 140°C).
- Integració amb la protecció diferencial per accelerar el desconnectament basat en la temperatura.
- Activació automàtica del sistema de refrigeració per prevenir l'augment de la temperatura.
Resultats pràctics: La implementació en una estació conversora va ampliar la vida útil del transformador en un 30% i va prevenir falles d'aïllament causades per sobrecalentament.
3. Avantatges tècnics
- Fiabilitat millorada: Múltiples mecanismes de protecció treballen conjuntament per mitigar les deficiències d'una sola protecció.
- Resposta ràpida: Algoritmes de processament de dades de alta velocitat redueixen significativament el temps d'operació.
- Adaptabilitat: Ajust automàtic dels paràmetres de protecció basat en les condicions d'operació.
- Protecció preventiva: La monitorització de la temperatura permet la predicció de fallades, transformant la protecció passiva en prevenció activa.
4. Casos d'aplicació
Aquesta solució s'ha implementat amb èxit en diversos projectes UHV i subestacions d'alta tensió de 765kV. Les dades operatives mostren:
- Taxa de funcionament correcte del 99,98%.
- Reducció del temps mitjà d'identificació de fallades en un 40%.
- Disminució de més del 85% en incidents de funcionament incorrecte.
- Ampliació significativa de la vida útil de l'equipament.
