Relejna zaštita i automatika energetskih uljnih transformatora 110 kV
Uljni transformatori su najskuplja oprema za distribucijske trafostanice. Transformatori su dizajnirani za dug radni vijek, pod uvjetom da rade normalno i da nisu podložni neprihvatljivim strujnim preopterećenjima, udarima i drugim neželjenim načinima rada.
Potrebni su različiti uređaji za zaštitu i automatizaciju kako bi se spriječilo oštećenje transformatora, produžio njegov radni vijek i osigurao normalan rad.
Razmotrite koji su uređaji za zaštitu i automatizaciju predviđeni u energetskim uljnim transformatorima.
Plinska zaštita transformatora
Plinska zaštita je jedna od glavnih zaštita transformatora. Ova zaštita je namijenjena za isključivanje transformatora 110 kV iz mreže u slučaju unutarnjih kvarova u spremniku energetskog transformatora.
Ovaj zaštitni uređaj ugrađen je u uljni vod koji povezuje spremnik transformatora s njegovim konzervatorom.Glavni strukturni element plinskog releja je plovak i dva para kontakata koji su povezani kada se plovak spusti. U normalnom radu, plinski relej je napunjen transformatorskim uljem, a plovak je u gornjem položaju s oba para kontakata otvorena.
U slučaju kratkog spoja zavoj na zavoj u namotima transformatora, odnosno u slučaju tzv. Spaljivanje čelika (kršenje izolacije čeličnih limova magnetskog kruga), u spremniku se pojavljuju plinovi koji nastaju tijekom raspadanja električnih materijala pod utjecajem električnog luka.
Rezultirajući plin ulazi u plinski relej i istiskuje ulje iz njega. U tom slučaju, plovak pada i zatvara kontakte. Ovisno o količini akumuliranog plina, kontakti se mogu zatvoriti, utječući na signal ili potpuno isključiti transformator iz mreže.
Aktivacija plinskog releja također može biti posljedica značajnog smanjenja razine ulja u spremniku energetskog transformatora, što ukazuje na potpunu odsutnost ulja u konzervatoru. Odnosno, ovaj uređaj također djeluje kao zaštita od prekomjernog smanjenja razine ulja u transformatoru.
Spremnik s promjenom opterećenja Zaštita spremnika
Energetski transformatori 110 kV obično imaju ugrađen regulator napona pod opterećenjem (OLTC). Prekidač pod opterećenjem smješten u zasebnom odjeljku spremnika transformatora, izoliran od glavnog spremnika namotajima. Stoga je za ovaj uređaj predviđen poseban zaštitni uređaj - reaktivni relej.
Svi kvarovi u spremniku mjenjača pod opterećenjem popraćeni su ispuštanjem transformatorskog ulja u konzervator, stoga se u slučaju protoka ulja odmah aktivira zaštita od mlaza, automatski odspajajući energetski transformator iz mreže.
Prekidač razine ulja (RUM)
Plinski relej signalizira potpunu odsutnost ulja u konzervatoru energetskog transformatora, ali je potrebno na vrijeme otkriti neprihvatljivo smanjenje razine ulja - ovu funkciju obavlja relej razine ulja (RUM).
Prekidač razine ulja ugrađen je, u pravilu, u konzervator glavnog spremnika transformatora, kao iu konzervator prekidača opterećenja. Uređaj je konfiguriran na način da plovak, glavni strukturni element releja, zatvara kontakte releja ako razina ulja padne ispod minimalno dopuštene vrijednosti za ovaj energetski transformator.
Ovaj sigurnosni uređaj daje signal za aktiviranje alarma, čime je moguće na vrijeme otkriti pad razine ulja.
Zaštita diferencijalnog transformatora (DZT).
Diferencijalna zaštita transformatora (DZT) je glavna zaštita transformatora i služi za zaštitu od kratkog spoja namota transformatora i strujnih vodiča koji se nalaze u području pokrivanja ove zaštite.
Princip rada ove zaštite temelji se na usporedbi struja opterećenja svakog od namota transformatora. U normalnom radu nema struje neuravnoteženosti na izlazu releja diferencijalne zaštite.U slučaju dvofaznog ili trofaznog kratkog spoja dolazi do neuravnotežene struje — diferencijalna struja i relej djeluju tako da potpuno isključe transformator iz mreže.
Opseg ove zaštite su strujni transformatori na svakoj naponskoj strani energetskog transformatora. Na primjer, u transformatoru s tri namota 110/35/10 kV, zona zaštitnog premaza, osim samog transformatora, uključuje sabirnicu (kabel) koji prolazi od čahura transformatora do struje 110 kV, 35 kV i transformatora 10 kV.
Strujna stepenasta zaštita transformatora
Za veću pouzdanost, uz glavnu zaštitu energetskog transformatora, predviđena je pomoćna zaštita - stepenasta strujna zaštita za svaki od namota.
Za svaki od namota transformatora, posebno prekostrujna zaštita (MTZ) nekoliko koraka. Svaki stupanj zaštite ima svoje vrijeme preuzimanja i odlaska.
Ako transformator napaja mnogo potrošača s velikim udarnim strujama, tada za sprječavanje lažnih operacija, prekostrujna zaštita ima takozvano blokiranje voltmetra - blokiranje naponske zaštite.
Za selektivnost djelovanja zaštite transformatora, svaki od stupnjeva zaštite ima različito vrijeme odziva, dok navedene osnovne zaštite transformatora imaju najkraće vrijeme odziva. Tako se u slučaju kvara transformatora ili kratkog spoja u zoni zaštite odmah aktiviraju glavne zaštite, au slučaju kvara ili stanja povlačenja transformator se štiti rezervnim strujnim zaštitama.
Također, MTZ-ovi energetskog transformatora zadržavaju zaštitu odlaznih veza koje napaja taj transformator, okidajući u slučaju kvara.
MTZ pruža zaštitu od dvofaznih i trofaznih kratkih spojeva. Za zaštitu od jednofaznih zemljospojeva, visokonaponski namot 110 kV ima strujnu zaštitu nulte sekvence (TZNP).
Srednjenaponski namot energetskog transformatora 35 kV i niskonaponski namot 6-10 kV opskrbne mreže s izoliranom neutralnom nulom u kojoj se jednofazni zemljospojevi snimaju naponskim transformatorima.
Većina mreža 6-35 kV s izoliranom nultom radi u načinu rada u kojem se jednofazni zemljospoj ne smatra hitnim slučajem i, sukladno tome, nije automatski isključen iz rada zemljospojne zaštite. Servisno osoblje prima signal o prisutnosti jednofaznog zemljospoja i počinje tražiti i odspajati oštećeno područje s mreže, jer je dugotrajan rad u ovom načinu rada neprihvatljiv.
Izuzeci su u slučajevima kada je isključivanje jednofaznih kvarova u mrežama potrebno zbog sigurnosnih zahtjeva. U tom slučaju zaštita od zemljospoja može djelovati tako da potpuno odspoji transformator ili odvoji jedan od njegovih namota.
Zaštita transformatora od prenapona
Za zaštitu transformatora od prenapona, odvodnici prenapona ili odvodnici prenapona (SPD) ugrađeni su na sabirnicu sa svake strane transformatora.
Ako transformator radi u uzemljenom neutralnom načinu na 110 kV visokonaponskoj strani, neutral je spojen na zemlju preko odvodnika ili odvodnika prenapona kako bi se namot zaštitio od oštećenja ako napon prijeđe dopuštene vrijednosti u slučaju kvara u opskrbnu mrežu.
Dodatna zaštita transformatora
Za zaštitu energetskog transformatora predviđen je niz dodatnih zaštita kako bi se isključio razvoj malih kvarova, odstupanja od normalnog rada u većoj izvanrednoj situaciji.
Zaštita od preopterećenja — djeluje na signal kako bi trenutno smanjio opterećenje transformatora.
Relej za kontrolu temperature signalizira povećanje temperature gornjih slojeva ulja iznad zadanih (dopuštenih) vrijednosti. Ova zaštita automatski uključuje dodatne sustave hlađenja transformatora, ako postoje. Na primjer, uključeni su blow-by ventilatori i pumpe za prisilnu cirkulaciju ulja u hladnjacima. Ako temperatura ulja poraste još više, tada relej djeluje tako da odspoji transformator iz mreže.
Prenaponska zaštita isključuje prekidač sekundarnog namota transformatora u slučaju pada napona na neprihvatljive vrijednosti.
Automatizacija energetskih transformatora 110 kV
Ako u trafostanici postoje dva transformatora, tada kada napon padne na neprihvatljive vrijednosti ili kada je transformator isključen, podnaponska zaštita utječe automatski prijenosni prekidač (ATS)… Ovaj uređaj uključuje sekcijske ili sabirničke sklopke koje napajaju potrošače iz rezervnog izvora napajanja — energetskog transformatora.
Na ulazu srednjeg i niskog napona transformatora mogu se implementirati sklopke automatsko ponovno uključivanje prekidača (AR), jednokratna obnova napajanja transformatora u slučaju odspajanja od djelovanja jedne ili druge zaštite.
Ako je energetski transformator konstruktivan regulator napona pod opterećenjem (OLTC), tada se za njega može instalirati automatski regulator napona (AVR). Ovaj uređaj nadzire napon namota transformatora i omogućuje automatsko uključivanje izmjenjivača pod opterećenjem kako bi se osigurala potrebna razina napona namota.