Rozwiązanie oparte na mikrokomputerze dla ochrony transformatorów
- Tło i główne wyzwania
Transformatory są kluczowymi elementami systemów energetycznych, a ich niezawodna praca jest niezbędna do bezpieczeństwa sieci. Tradycyjna ochrona transformatorów napotyka wiele technicznych problemów, w tym identyfikację prądów zwarciowych wewnętrznych, rozróżnianie prądów wzbudzenia, ochronę przeciwko przeładunkowi oraz problemy z nasyceniem prądnika (CT). W szczególności konwencjonalna ochrona różnicowa procentowa jest podatna na zakłócenia harmoniczne, co może prowadzić do błędnego działania lub braku działania systemu ochrony, poważnie narażając stabilność systemu.
2. Przegląd rozwiązania
To rozwiązanie wykorzystuje zaawansowaną technologię mikrokomputerowej ochrony, łącząc wiele technik, aby osiągnąć kompleksową ochronę transformatorów. Składa się ono z trzech głównych modułów: ochrony różnicowej z hamowaniem harmonicznych, adaptacyjnego systemu wykrywania nasycenia prądnika (CT) oraz zintegrowanego systemu ochrony z monitorowaniem temperatury przez światłowody.
2.1 Technologia ochrony różnicowej z hamowaniem harmonicznych
Korzystając z technologii blokady drugiej harmonicznej, ta metoda efektywnie rozróżnia prądy zwarciowe od prądów wzbudzenia poprzez rzeczywiste wykrywanie zawartości drugiej harmonicznej w prądach różnicowych. Kluczowe cechy to:
- Dostosowywalny próg zawartości harmonicznej (15%-20%) dostosowany do charakterystyki transformatora.
- Analiza harmoniczna oparta na transformatce Fouriera zapewniająca dokładność wykrywania.
- Dynamika logiki blokowania zapobiegająca błędemu działaniu ochrony.
Wyniki zastosowania: W przypadku ochrony transformatora o napięciu 765 kV, ta technologia obniżyła stopy błędnych działań o 82%, znacząco zwiększając niezawodność ochrony.
2.2 Adaptacyjny system wykrywania nasycenia prądnika (CT)
Na podstawie analizy zniekształceń fali prądu i monitorowania obciążenia CT przed awarią, ten system dynamicznie dostosowuje współczynniki hamowania:
- Monitorowanie stanu pracy CT w czasie rzeczywistym, aby zidentyfikować cechy nasycenia.
- Obliczanie stopnia zniekształcenia fali prądu dla precyzyjnego oceniania nasycenia.
- Dynamiczna regulacja parametrów ochrony, aby zapewnić niezawodność w warunkach nasycenia.
Wskaźniki wydajności: W aplikacjach UHV, ta metoda zapewnia niezawodną pracę nawet przy silnym nasyceniu CT, redukując czas działania do 12 ms i znacząco zwiększając szybkość reakcji na uszkodzenia.
2.3 Zintegrowany system ochrony z monitorowaniem temperatury przez światłowody
Rozproszone czujniki światłowodowe są wbudowane w kluczowe lokalizacje cewek transformatora do monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym:
- Bezpośrednie pomiar temperatury gorących punktów cewek z dokładnością ±1°C.
- Wielopoziomowe progi temperatury (np. ustawienie wyłącznika na 140°C).
- Integracja z ochroną różnicową, aby przyspieszyć wyłączanie na podstawie temperatury.
- Automatyczne aktywowanie systemu chłodzenia, aby zapobiec wzrostowi temperatury.
Wyniki praktyczne: Wdrożenie w stacji przetworniczej przedłużyło żywotność transformatora o 30% i zapobiegło uszkodzeniom izolacji spowodowanym nadmiernym ogrzewaniem.
3. Techniczne zalety
- Zwiększenie niezawodności: Wiele mechanizmów ochrony działa razem, aby zredukować deficyty pojedynczych systemów ochrony.
- Szybka reakcja: Algorytmy szybkiego przetwarzania danych znacznie zmniejszają czas działania.
- Adaptacyjność: Automatyczna regulacja parametrów ochrony w zależności od warunków pracy.
- Prewencyjna ochrona: Monitorowanie temperatury umożliwia prognozowanie uszkodzeń, przekształcając pasywną ochronę w aktywną prewencję.
4. Przypadki zastosowania
To rozwiązanie zostało pomyślnie wdrożone w wielu projektach UHV i stacjach UHV 765 kV. Dane operacyjne pokazują:
- Stosunek poprawnych działań wynosi 99,98%.
- Średni czas identyfikacji uszkodzeń zmniejszył się o 40%.
- Incydenty błędnych działań zmniejszyły się o ponad 85%.
- Znaczne przedłużenie żywotności sprzętu.
