Микропроцессорная система защиты трансформаторов
- Фон и основные проблемы
Трансформаторы являются ключевыми компонентами энергосистем, и их надежная работа крайне важна для безопасности сети. Традиционная защита трансформаторов сталкивается с множеством технических проблем, включая идентификацию внутренних коротких замыканий, дифференциацию пусковых токов, защиту от перегрузки и проблемы насыщения трансформаторов тока (ТТ). В частности, традиционная дифференциальная защита по процентам подвержена гармоническому воздействию, что может привести к неправильной работе или отказу системы защиты, серьезно нарушая устойчивость системы.
2. Обзор решения
Это решение использует передовые технологии микропроцессорной защиты, интегрируя несколько методик для достижения комплексной защиты трансформаторов. Оно состоит из трех ключевых модулей: защита с ограничением по гармоникам, адаптивная система обнаружения насыщения ТТ и интегрированная система защиты с мониторингом температуры по оптоволокну.
2.1 Технология защиты с ограничением по гармоникам
Используя технологию блокировки второй гармоники, этот метод эффективно различает токи короткого замыкания и пусковые токи, осуществляя реальное время детектирование второй гармоники в дифференциальных токах. Ключевые особенности включают:
- Настройка порога содержания гармоник (15%-20%) в соответствии с характеристиками трансформатора.
- Анализ гармоник на основе преобразования Фурье, обеспечивающий точность детектирования.
- Динамическая логика блокировки для предотвращения неправильной работы защиты.
Результаты применения: В случае защиты сверхвысоковольтного трансформатора 765 кВ эта технология снизила количество неправильных срабатываний на 82%, значительно повышая надежность защиты.
2.2 Адаптивная система обнаружения насыщения ТТ
На основе анализа искажений формы тока и мониторинга нагрузки ТТ до аварии, эта система динамически регулирует коэффициенты ограничения:
- Мониторинг состояния работы ТТ в реальном времени для идентификации характеристик насыщения.
- Использование расчета степени искажения формы тока для точного определения насыщения.
- Динамическое регулирование параметров защиты для обеспечения надежности при условиях насыщения.
Показатели производительности: В сверхвысоковольтных приложениях этот метод обеспечивает надежную работу даже при сильном насыщении ТТ, сокращая время срабатывания до 12 мс и значительно улучшая скорость реакции на аварию.
2.3 Интегрированная система защиты с мониторингом температуры по оптоволокну
Распределенные оптоволоконные датчики встраиваются в ключевые места обмоток трансформатора для мониторинга температуры в реальном времени:
- Прямое измерение температуры горячих точек обмоток с точностью ±1°C.
- Многопороговая система температур (например, установка срабатывания на 140°C).
- Интеграция с дифференциальной защитой для ускоренного срабатывания на основе температуры.
- Автоматическое включение системы охлаждения для предотвращения повышения температуры.
Практические результаты: Применение на конвертерной станции продлило срок службы трансформатора на 30% и предотвратило отказы изоляции, вызванные перегревом.
3. Технические преимущества
- Усиленная надежность: Несколько механизмов защиты работают вместе, чтобы смягчить недостатки одиночной защиты.
- Быстрая реакция: Высокоскоростные алгоритмы обработки данных значительно сокращают время срабатывания.
- Адаптивность: Автоматическая настройка параметров защиты в зависимости от условий эксплуатации.
- Превентивная защита: Мониторинг температуры позволяет прогнозировать неисправности, превращая пассивную защиту в активное предотвращение.
4. Примеры применения
Это решение успешно внедрено в нескольких проектах сверхвысокого напряжения и на подстанциях 765 кВ. Операционные данные показывают:
- Правильное срабатывание на 99,98%.
- Среднее время идентификации неисправности сокращено на 40%.
- Количество неправильных срабатываний снизилось более чем на 85%.
- Значительное увеличение срока службы оборудования.
