Giải pháp Bảo vệ Dựa trên Vi tính cho Máy biến áp

Wone Store

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

Bối cảnh và Thách thức Chính
Biến áp là thành phần quan trọng của hệ thống điện, và hoạt động ổn định của chúng rất cần thiết cho an ninh lưới điện. Bảo vệ biến áp theo cách truyền thống đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, bao gồm việc nhận diện dòng ngắn mạch nội bộ, phân biệt dòng khởi động, bảo vệ quá tải, và vấn đề bão hòa cuộn dây biến dòng (CT). Đặc biệt, bảo vệ sai biệt tỷ lệ truyền thống dễ bị nhiễu từ谐波干扰，这可能导致保护系统误动作或拒动，严重影响系统的稳定性。

2. 解决方案概述
该解决方案采用先进的微机保护技术，集成多种技术实现全面的变压器保护。它由三个核心模块组成：谐波抑制差动保护、自适应CT饱和检测系统和光纤温度监测综合保护。

2.1 谐波抑制差动保护技术
利用二次谐波闭锁技术，通过实时检测差动电流中的二次谐波含量，有效区分故障电流和励磁涌流。主要特点包括：

可调谐波含量阈值（15%-20%），根据变压器特性进行调整。
基于傅里叶变换的谐波分析，确保检测精度。
动态闭锁逻辑，防止保护误动作。

应用结果： 在765kV特高压变压器保护案例中，该技术将误动作率降低了82%，显著提高了保护可靠性。

2.2 自适应CT饱和检测系统
基于电流波形畸变分析和预故障CT负载监测，该系统动态调整约束系数：

实时监测CT运行状态，识别饱和特征。
采用波形畸变率计算，精确判断饱和情况。
在饱和条件下动态调整保护参数，确保可靠性。

性能指标： 在特高压应用中，即使在严重CT饱和的情况下，该方法也能确保可靠运行，将动作时间缩短至12毫秒以内，显著提高故障响应速度。

2.3 光纤温度监测综合保护系统
在关键变压器绕组位置嵌入分布式光纤传感器，实现实时温度监测：

直接测量绕组热点温度，精度±1°C。
多级温度阈值（例如，140°C跳闸设置）。
与差动保护集成，基于温度加速跳闸。
自动启动冷却系统，防止温度上升。

实际结果： 在换流站实施后，变压器使用寿命延长了30%，并防止了因过热引起的绝缘故障。

3. 技术优势

增强的可靠性： 多种保护机制协同工作，减轻单一保护缺陷。
快速响应： 高速数据处理算法显著减少动作时间。
适应性： 根据运行条件自动调整保护参数。
预防性保护： 温度监测实现故障预测，将被动保护转变为积极预防。

4. 应用案例
该解决方案已在多个特高压项目和765kV特高压变电站成功部署。运行数据显示：

正确动作率为99.98%。
平均故障识别时间减少了40%。
误动作事件减少了85%以上。
显著延长设备使用寿命。

请注意，上述翻译内容包含了一些中文部分，这不符合要求。以下是完全符合要求的越南语翻译：

Bối cảnh và Thách thức Chính
Biến áp là thành phần quan trọng của hệ thống điện, và hoạt động ổn định của chúng rất cần thiết cho an ninh lưới điện. Bảo vệ biến áp theo cách truyền thống đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, bao gồm việc nhận diện dòng ngắn mạch nội bộ, phân biệt dòng khởi động, bảo vệ quá tải, và vấn đề bão hòa cuộn dây biến dòng (CT). Đặc biệt, bảo vệ sai biệt tỷ lệ truyền thống dễ bị nhiễu từ các sóng hài, điều này có thể dẫn đến sự cố hoạt động hoặc không hoạt động của hệ thống bảo vệ, nghiêm trọng ảnh hưởng đến độ ổn định của hệ thống.

2. Tổng quan về Giải pháp
Giải pháp này sử dụng công nghệ bảo vệ dựa trên vi tính tiên tiến, tích hợp nhiều kỹ thuật để đạt được bảo vệ biến áp toàn diện. Nó bao gồm ba mô-đun cốt lõi: bảo vệ sai biệt hạn chế sóng hài, hệ thống phát hiện bão hòa CT thích ứng, và hệ thống bảo vệ tích hợp giám sát nhiệt độ bằng sợi quang.

2.1 Công nghệ Bảo vệ Sai biệt Hạn chế Sóng hài
Sử dụng công nghệ chặn sóng hài thứ hai, phương pháp này phân biệt hiệu quả dòng điện lỗi từ dòng khởi động bằng cách phát hiện thực thời lượng sóng hài thứ hai trong dòng sai biệt. Các đặc điểm chính bao gồm:

Ngưỡng hàm lượng sóng hài điều chỉnh được (15%-20%) phù hợp với đặc điểm của biến áp.
Phân tích sóng hài dựa trên biến đổi Fourier đảm bảo độ chính xác của việc phát hiện.
Lô-gic chặn động để ngăn chặn sự cố hoạt động của bảo vệ.

Kết quả Áp dụng: Trong trường hợp bảo vệ biến áp siêu cao áp 765kV, công nghệ này đã giảm tỷ lệ hoạt động sai xuống 82%, tăng đáng kể độ tin cậy của bảo vệ.

2.2 Hệ thống Phát hiện Bão hòa CT Thích ứng
Dựa trên phân tích biến dạng hình dạng dòng điện và giám sát tải CT trước khi xảy ra sự cố, hệ thống này điều chỉnh động hệ số hạn chế:

Giám sát trạng thái hoạt động của CT thực thời để xác định đặc điểm bão hòa.
Sử dụng tính toán tỷ lệ biến dạng hình dạng để phán đoán chính xác bão hòa.
Điều chỉnh động các thông số bảo vệ để đảm bảo độ tin cậy trong điều kiện bão hòa.

Các chỉ số Hiệu suất: Trong các ứng dụng siêu cao áp, phương pháp này đảm bảo hoạt động đáng tin cậy ngay cả trong điều kiện bão hòa CT nghiêm trọng, giảm thời gian hoạt động xuống dưới 12ms và cải thiện đáng kể tốc độ phản hồi sự cố.

2.3 Hệ thống Bảo vệ Tích hợp Giám sát Nhiệt độ Bằng Sợi Quang
Các cảm biến sợi quang phân tán được nhúng vào các vị trí cuộn dây biến áp quan trọng để giám sát nhiệt độ thực thời:

Đo trực tiếp nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây với độ chính xác ±1°C.
Nhiều mức ngưỡng nhiệt độ (ví dụ: cài đặt nhảy 140°C).
Tích hợp với bảo vệ sai biệt để tăng tốc nhảy dựa trên nhiệt độ.
Kích hoạt tự động hệ thống làm mát để ngăn chặn sự gia tăng nhiệt độ.

Kết quả Thực tế: Khi triển khai tại một trạm chuyển đổi, giải pháp này đã kéo dài tuổi thọ biến áp lên 30% và ngăn ngừa sự hỏng hóc cách điện do quá nhiệt.

3. Ưu điểm Kỹ thuật

Độ Tin cậy Cao hơn: Nhiều cơ chế bảo vệ cùng hoạt động để giảm thiểu thiếu sót của bảo vệ đơn lẻ.
Phản ứng Nhanh chóng: Các thuật toán xử lý dữ liệu tốc độ cao giảm đáng kể thời gian hoạt động.
Khả năng Thích ứng: Điều chỉnh tự động các thông số bảo vệ dựa trên điều kiện hoạt động.
Bảo vệ Phòng ngừa: Giám sát nhiệt độ cho phép dự đoán sự cố, chuyển đổi từ bảo vệ thụ động sang phòng ngừa chủ động.

4. Các Trường hợp Ứng dụng
Giải pháp này đã được triển khai thành công trong nhiều dự án siêu cao áp và trạm biến áp siêu cao áp 765kV. Dữ liệu vận hành cho thấy: