Tranzsformátorok számítógépes alapú védelmi megoldása
- Háttér és alapvető kihívások
A transzformátorok a villamosenergia-rendszerekben kritikus komponensek, és megbízható működésük létfontosságú a hálózat biztonsága szempontjából. A hagyományos transzformátorvédelem több technikai kihívással is szembesül, beleértve a belső rövidzárléki áramazonosítást, a beindítási áram megkülönböztetését, a túlterhelési védelmet és a CT-s telítési problémákat. Különösen a hagyományos százalékalapú differenciális védelem érzékeny a harmonikus zavarra, ami a védelmi rendszer helytelen működéséhez vagy nem működéséhez vezethet, súlyosan veszélyeztetve ezzel a rendszer stabilitását.
2. Megoldás áttekintése
Ez a megoldás haladólagos mikroszámítógépes védelmi technológiát alkalmaz, integrálva több technikát, hogy átfogó transzformátorvédelmet nyújtson. Három alapmodulból áll: harmonikusan korlátozott differenciális védelem, adaptív CT-s telítés-észlelő rendszer és optikai szál-alapú hőmérséklet-figyelő integrált védelem.
2.1 Harmonikusan korlátozott differenciális védelmi technológia
Második harmonikus blokkoló technológiát használva ez a módszer hatékonyan megkülönbözteti a hibajáratokat a beindítási áramoktól a differenciális áramok második harmonikus tartalmának valós idejű felmérése révén. Fő jellemzői:
- Igazítható harmonikus tartalom küszöb (15%-20%), amely testre szabható a transzformátor jellemzőihez.
- Fourier-transzformáció alapú harmonikus elemzés, amely garantálja a felmérés pontosságát.
- Dinamikus blokkoló logika, amely megakadályozza a védelmi rendszer helytelen működését.
Alkalmazási eredmények: Egy 765kV ultra magas feszültségű transzformátorvédelem esetében ez a technológia 82%-kal csökkentette a helytelen működés arányát, jelentősen javítva a védelem megbízhatóságát.
2.2 Adaptív CT-s telítés-észlelő rendszer
Az áramhullám torzulási elemzésen és a hiba előtti CT-s terhelés figyelésén alapul, ez a rendszer dinamikusan állítja be a korlátozó együtthatókat:
- Valós időben figyeli a CT működési állapotát, hogy azonosítsa a telítési jellemzőket.
- Hullámforma torzulási arány számítást alkalmaz a pontos telítési ítélethez.
- Dinamikusan állítja be a védelmi paramétereket, hogy megbízható működést biztosítson telített körülmények között.
Teljesítményi mutatók: UHV alkalmazásokban ez a módszer megbízható működést biztosít még súlyos CT-s telítés mellett is, csökkentve a működési időt 12ms-ra, jelentősen javítva a hibaválaszidőt.
2.3 Optikai szál-alapú hőmérséklet-figyelő integrált védelmi rendszer
Osztott optikai szál érzékelőket ágyaznak be a transzformátor fontos tekercs-helyeibe valós idejű hőmérséklet-figyelés céljából:
- Közvetlen mérés a tekercs forrópontjainak hőmérsékletének ±1°C pontossággal.
- Többszintű hőmérsékleti küszöbök (pl., 140°C trip beállítás).
- Integrálás a differenciális védelemmel gyorsabb trippelés érdekében a hőmérséklet alapján.
- Automatikus hűtőrendszer aktiválása a hőmérséklet emelkedésének megelőzésére.
Gyakorlati eredmények: Egy konvertálóállomásban a transzformátor élettartamát 30%-kal növelte, és megelőzte a túlmelegedésből adódó izolációs hibákat.
3. Technikai előnyök
- Növelt megbízhatóság: Több védelmi mechanizmus együtt működik, enyhítve a különféle védelmi hiányosságokat.
- Gyors válaszidő: Gyors adatfeldolgozó algoritmusok jelentősen csökkentik a működési időt.
- Adaptabilitás: A védelmi paraméterek automatikus beállítása a működési körülmények alapján.
- Megelőző védelem: A hőmérséklet-figyelés lehetővé teszi a hibák előrejelzését, a passzív védelmet aktív megelőzéssé alakítva.
4. Alkalmazási esetek
Ez a megoldás sikeresen telepítve van több UHV projektben és 765kV ultra magas feszültségű átalakítóállomásban. A működési adatok szerint:
- 99,98%-os helyes működési arány.
- A hibaazonosítási idő átlagosan 40%-kal csökkent.
- A helytelen működési esetek száma 85%-kal csökkent.
- Jelentős bővítés az eszközök élettartamának.
