Relè di protezione e automazione di trasformatori di potenza in olio 110 kV
I trasformatori di potenza in olio sono le apparecchiature più costose per le sottostazioni di distribuzione. I trasformatori sono progettati per una lunga durata, a condizione che funzionino normalmente e non siano soggetti a sovraccarichi di corrente inaccettabili, picchi e altre modalità operative indesiderate.
Sono necessari vari dispositivi di protezione e automazione per prevenire danni al trasformatore, prolungarne la durata e garantirne il normale funzionamento.
Considera quali dispositivi di protezione e automazione sono forniti nei trasformatori di olio di potenza.
Protezione del gas del trasformatore
La protezione gas è una delle principali protezioni del trasformatore. Questa protezione ha lo scopo di disconnettere il trasformatore 110 kV dalla rete in caso di guasti interni alla cassa del trasformatore di potenza.
Questo dispositivo di protezione è installato nella linea dell'olio che collega il serbatoio del trasformatore al suo conservatore.L'elemento strutturale principale del relè a gas è un galleggiante e due coppie di contatti che si collegano quando il galleggiante viene abbassato. Nel funzionamento normale, il relè del gas è riempito con olio per trasformatori e il galleggiante è in posizione sollevata con entrambe le coppie di contatti aperte.
In caso di cortocircuito spira-spira negli avvolgimenti del trasformatore, o nel caso del cosiddetto Bruciando l'acciaio (violazione dell'isolamento delle lamiere di acciaio del circuito magnetico), nel serbatoio compaiono gas che si formano durante la decomposizione di materiali elettrici sotto l'influenza di un arco elettrico.
Il gas risultante entra nel relè del gas e sposta l'olio da esso. In questo caso il galleggiante scende e chiude i contatti. A seconda della quantità di gas accumulato, i contatti possono chiudersi, influenzando il segnale o scollegando completamente il trasformatore dalla rete.
L'attivazione del relè del gas può anche essere dovuta a una significativa diminuzione del livello dell'olio nel serbatoio del trasformatore di potenza, che indica la completa assenza di olio nel conservatore. Cioè, questo dispositivo funge anche da protezione contro un'eccessiva riduzione del livello dell'olio nel trasformatore.
Protezione del serbatoio del serbatoio di commutazione del carico
I trasformatori di potenza da 110 kV di solito hanno un regolatore di tensione sotto carico (OLTC) integrato. Interruttore a levetta sotto carico situato in un compartimento separato del serbatoio del trasformatore, isolato dal serbatoio principale tramite avvolgimenti. Pertanto, per questo dispositivo viene fornito un dispositivo di protezione separato - un relè reattivo.
Tutti i guasti nel serbatoio del commutatore sotto carico sono accompagnati da uno scarico di olio del trasformatore nel conservatore, quindi, in caso di flusso d'olio, la protezione contro i getti si attiva immediatamente, scollegando automaticamente il trasformatore di potenza dalla rete.
Interruttore livello olio (RUM)
Il relè del gas segnala la completa assenza di olio nel conservatore del trasformatore di potenza, ma è necessario rilevare nel tempo una diminuzione inaccettabile del livello dell'olio - questa funzione è svolta dal relè di livello dell'olio (RUM).
L'interruttore di livello dell'olio è installato, di norma, nel conservatore del serbatoio principale del trasformatore, nonché nel conservatore dell'interruttore di carico. Il dispositivo è configurato in modo tale che il galleggiante, principale elemento strutturale del relè, chiuda i contatti del relè se il livello dell'olio scende al di sotto del valore minimo consentito per questo trasformatore di potenza.
Questo dispositivo di sicurezza fornisce un segnale per attivare un allarme, che consente di rilevare tempestivamente un abbassamento del livello dell'olio.
Protezione del trasformatore differenziale (DZT).
La protezione differenziale del trasformatore (DZT) è la protezione principale del trasformatore e serve a proteggere dai cortocircuiti degli avvolgimenti del trasformatore e dei conduttori di corrente che si trovano nell'area di copertura di questa protezione.
Il principio di funzionamento di questa protezione si basa sul confronto delle correnti di carico di ciascuno degli avvolgimenti del trasformatore. Nel funzionamento normale, non vi è corrente di squilibrio all'uscita del relè di protezione differenziale.In caso di cortocircuito bifase o trifase, si verifica una corrente di squilibrio: la corrente differenziale e il relè agiscono per disconnettere completamente il trasformatore dalla rete.
Lo scopo di questa protezione sono i trasformatori di corrente su ciascun lato di tensione del trasformatore di potenza. Ad esempio, in un trasformatore con tre avvolgimenti 110/35/10 kV, la zona di rivestimento protettivo, oltre al trasformatore stesso, comprende un bus (cavo) che passa dalle boccole del trasformatore alla corrente 110 kV, 35 kV e trasformatori da 10 kV.
Protezione a gradino di corrente dei trasformatori
Per una maggiore affidabilità, oltre alla protezione principale del trasformatore di potenza, viene fornita una protezione di backup: protezione della corrente a gradini per ciascuno degli avvolgimenti.
Per ciascuno degli avvolgimenti del trasformatore, separatamente protezione da sovracorrente (MTZ) pochi passi. Ogni livello di protezione ha il proprio orario di ritiro e riconsegna.
Se il trasformatore alimenta molte utenze con elevate correnti di spunto, per evitare false operazioni, la protezione da sovracorrente ha un cosiddetto blocco del voltmetro: blocco della protezione della tensione.
Per la selettività dell'operazione di protezione del trasformatore, ciascuno degli stadi di protezione ha un tempo di risposta diverso, mentre le suddette protezioni di base del trasformatore hanno il tempo di risposta più breve. Pertanto, in caso di guasto del trasformatore o di cortocircuito nella zona di protezione, intervengono immediatamente le protezioni principali e, in caso di condizione di guasto o interruzione, il trasformatore è protetto da protezioni di backup.
Inoltre, le MTZ del trasformatore di potenza mantengono la protezione delle connessioni uscenti alimentate da quel trasformatore, intervenendo in caso di guasto.
MTZ fornisce protezione contro i cortocircuiti bifase e trifase. Per la protezione contro i guasti a terra monofase, l'avvolgimento ad alta tensione da 110 kV è dotato di protezione di corrente a sequenza zero (TZNP).
L'avvolgimento di media tensione del trasformatore di potenza 35 kV e l'avvolgimento di bassa tensione 6-10 kV reti di alimentazione con neutro isolato in cui i guasti a terra monofase sono rilevati dai trasformatori di tensione.
La maggior parte delle reti da 6-35 kV con neutro isolato funziona in una modalità in cui un guasto a terra monofase non è considerato un'emergenza e, di conseguenza, non è automaticamente escluso dal funzionamento della protezione da guasto a terra. Il personale di servizio riceve un segnale sulla presenza di un guasto a terra monofase e inizia a cercare e disconnettere dalla rete l'area danneggiata, poiché il funzionamento prolungato in questa modalità è inaccettabile.
Sono previste eccezioni nei casi in cui l'esclusione dei guasti monofase nelle reti è necessaria per i requisiti di sicurezza. In questo caso la protezione da guasto a terra può intervenire per disconnettere completamente il trasformatore o disconnettere un suo avvolgimento.
Protezione contro le sovratensioni del trasformatore
Per proteggere il trasformatore dalla sovratensione, sul bus sono installati scaricatori di sovratensione o scaricatori di sovratensione (SPD) su ciascun lato del trasformatore.
Se il trasformatore funziona in modalità neutro con messa a terra sul lato alta tensione 110 kV, il neutro è collegato a terra tramite uno scaricatore o scaricatore di sovratensione per proteggere l'avvolgimento da danni se la tensione supera i valori consentiti in caso di guasto in la rete di approvvigionamento.
Protezione aggiuntiva del trasformatore
Per proteggere il trasformatore di potenza, vengono fornite una serie di protezioni aggiuntive per escludere lo sviluppo di piccoli difetti, deviazioni dal normale funzionamento in una situazione di emergenza più ampia.
Protezione da sovraccarico — agisce sul segnale per ridurre prontamente il carico sul trasformatore.
Il relè di controllo della temperatura segnala un aumento della temperatura degli strati superiori dell'olio al di sopra dei valori impostati (consentiti). Questa protezione include automaticamente ulteriori sistemi di raffreddamento del trasformatore, se presenti. Sono compresi, ad esempio, i ventilatori blow-by e le pompe per la circolazione forzata dell'olio nei raffreddatori. Se la temperatura dell'olio aumenta ulteriormente, il relè interviene per scollegare il trasformatore dalla rete.
La protezione da sovratensione disinserisce l'interruttore secondario dell'avvolgimento del trasformatore in caso di caduta di tensione a valori inaccettabili.
Automazione di trasformatori di potenza 110 kV
Se nella sottostazione sono presenti due trasformatori, quando la tensione scende a valori inaccettabili o quando il trasformatore è disconnesso, la protezione da sottotensione influisce interruttore di trasferimento automatico (ATS)… Questo dispositivo include interruttori sezionali o di sbarre collettrici che forniscono alimentazione ai consumatori da una fonte di alimentazione di riserva: un trasformatore di alimentazione.
Sugli ingressi di media e bassa tensione possono essere implementati gli interruttori del trasformatore richiusura automatica dell'interruttore (AR), ripristino una tantum dell'alimentazione del trasformatore in caso di disconnessione dall'azione dell'una o dell'altra protezione.
Se il trasformatore di alimentazione è costruttivo regolatore di tensione sotto carico (OLTC), quindi è possibile installare un regolatore automatico di tensione (AVR). Questo dispositivo monitora la tensione degli avvolgimenti del trasformatore e fornisce la commutazione automatica del commutatore sotto carico per garantire il livello di tensione richiesto degli avvolgimenti.