Protecció de relés i automatització de transformadors d'oli de potència 110 kV
Els transformadors d'oli de potència són l'equip més car per a les subestacions de distribució. Els transformadors estan dissenyats per a una llarga vida útil, sempre que funcionin amb normalitat i no estiguin subjectes a sobrecàrregues de corrent inacceptables, sobretensions i altres modes de funcionament no desitjats.
Es requereixen diversos dispositius de protecció i automatització per evitar danys al transformador, allargar la seva vida útil i garantir el seu funcionament normal.
Considereu quins dispositius de protecció i automatització es proporcionen als transformadors d'oli de potència.
Protecció de gas del transformador
La protecció de gas és una de les principals proteccions del transformador. Aquesta protecció està dissenyada per desconnectar el transformador de 110 kV de la xarxa en cas de fallades internes al dipòsit del transformador de potència.
Aquest dispositiu de protecció s'instal·la a la línia d'oli que connecta el dipòsit del transformador amb el seu conservador.L'element estructural principal del relé de gas és un flotador i dos parells de contactes que es connecten quan es baixa el flotador. En funcionament normal, el relé de gas s'omple d'oli del transformador i el flotador està en posició amunt amb els dos parells de contactes oberts.
En cas d'un curtcircuit gir a gir en els bobinats del transformador, o en el cas de l'anomenat Combustió d'acer (violació de l'aïllament de les làmines d'acer del circuit magnètic), els gasos apareixen al dipòsit, que es formen durant la descomposició de materials elèctrics sota la influència d'un arc elèctric.
El gas resultant entra al relé de gas i desplaça el petroli d'aquest. En aquest cas, el flotador cau i tanca els contactes. Depenent de la quantitat de gas acumulat, els contactes es poden tancar, afectant el senyal o desconnectant completament el transformador de la xarxa.
L'activació del relé de gas també es pot deure a una disminució significativa del nivell d'oli al dipòsit del transformador de potència, cosa que indica l'absència total d'oli al conservador. És a dir, aquest dispositiu també actua com a protecció contra la reducció excessiva del nivell d'oli al transformador.
Protecció del tanc de canvi de càrrega
Els transformadors de potència de 110 kV solen tenir un regulador de tensió en càrrega (OLTC) integrat. Interruptor de palanca en càrrega situat en un compartiment separat del dipòsit del transformador, aïllat del dipòsit principal mitjançant bobinatges. Per tant, es proporciona un dispositiu de protecció independent, un relé reactiu, per a aquest dispositiu.
Totes les avaries en el dipòsit del canviador de preses en càrrega van acompanyades d'una descàrrega d'oli del transformador al conservador, per tant, en cas de flux d'oli, la protecció del raig s'activa immediatament, desconnectant automàticament el transformador de potència de la xarxa.
Interruptor de nivell d'oli (RUM)
El relé de gas indica l'absència total d'oli al conservador del transformador de potència, però cal detectar una disminució inacceptable del nivell d'oli a temps; aquesta funció la realitza el relé de nivell d'oli (RUM).
L'interruptor de nivell d'oli s'instal·la, per regla general, al conservador del dipòsit principal del transformador, així com al conservador de l'interruptor de càrrega. El dispositiu està configurat de manera que el flotador, l'element estructural principal del relé, tanca els contactes del relé si el nivell d'oli cau per sota del valor mínim permès per a aquest transformador de potència.
Aquest dispositiu de seguretat proporciona un senyal per activar una alarma, que permet detectar a temps una baixada del nivell d'oli.
Protecció del transformador diferencial (DZT).
La protecció diferencial del transformador (DZT) és la protecció principal del transformador i serveix per protegir contra els curtcircuits dels bobinats del transformador i dels conductors de corrent que es troben a l'àrea de cobertura d'aquesta protecció.
El principi de funcionament d'aquesta protecció es basa en comparar els corrents de càrrega de cadascun dels bobinatges del transformador. En funcionament normal, no hi ha corrent de desequilibri a la sortida del relé de protecció diferencial.En cas d'un curtcircuit bifàsic o trifàsic, es produeix un corrent de desequilibri: el corrent diferencial i el relé actuen per desconnectar completament el transformador de la xarxa.
L'abast d'aquesta protecció són els transformadors de corrent a cada costat de tensió del transformador de potència. Per exemple, en un transformador amb tres bobinatges de 110/35/10 kV, la zona de recobriment protector, a més del propi transformador, inclou un bus (cable) que passa des de les bobines del transformador a la corrent de 110 kV, 35 kV. i transformadors de 10 kV.
Protecció de pas de corrent dels transformadors
Per a una major fiabilitat, a més de la protecció principal del transformador de potència, es proporciona una protecció de seguretat: protecció de corrent escalonada per a cadascun dels bobinatges.
Per a cadascun dels bobinats del transformador, per separat protecció contra sobreintensitat (MTZ) uns quants passos. Cada etapa de protecció té el seu propi temps de recollida i de baixa.
Si el transformador alimenta molts consumidors amb corrents d'entrada elevats, per evitar operacions falses, la protecció contra sobreintensitat té l'anomenat bloqueig del voltímetre: bloqueig de protecció de tensió.
Per a la selectivitat de l'operació de protecció del transformador, cadascuna de les etapes de protecció té un temps de resposta diferent, mentre que les proteccions bàsiques del transformador anteriors tenen el temps de resposta més curt. Així, en cas d'avaria del transformador o curtcircuit a la zona de protecció, les proteccions principals es desencadenen immediatament, i en cas de fallada o condició de retirada, el transformador està protegit per proteccions de corrent de reserva.
Així mateix, les MTZ del transformador de potència conserven la protecció de les connexions de sortida alimentades per aquest transformador, disparant-se en cas d'avaria.
MTZ proporciona protecció contra curtcircuits bi i trifàsics. Per protegir contra falles a terra monofàsiques, el bobinat d'alta tensió de 110 kV té protecció de corrent de seqüència zero (TZNP).
El bobinat de mitjana tensió del transformador de potència de 35 kV i el bobinat de baixa tensió de 6-10 kV xarxes d'alimentació amb un neutre aïllat en què els transformadors de tensió registren les fallades a terra monofàsiques.
La majoria de les xarxes de 6-35 kV amb neutre aïllat funcionen en un mode en què una falla a terra monofàsica no es considera una emergència i, per tant, no s'exclou automàticament del funcionament de la protecció de falla a terra. El personal del servei rep un senyal sobre la presència d'una falla a terra monofàsica i comença a buscar i desconnectar de la xarxa l'àrea danyada, ja que el funcionament prolongat en aquest mode és inacceptable.
Es fan excepcions en els casos en què l'exclusió de fallades monofàsiques a les xarxes sigui necessària per als requisits de seguretat. En aquest cas, la protecció de falla a terra pot funcionar per desconnectar completament el transformador o desconnectar un dels seus bobinats.
Protecció contra sobretensions del transformador
Per protegir el transformador de la sobretensió, s'instal·len al bus a cada costat del transformador uns protectors de sobretensions o descàrregues (SPD).
Si el transformador funciona en mode neutre posat a terra al costat d'alta tensió de 110 kV, el neutre es connecta a terra a través d'un paral·lel o descargador de sobretensions per protegir el bobinat de danys si la tensió supera els valors permesos en cas d'avaria en la xarxa de subministrament.
Protecció addicional del transformador
Per protegir el transformador de potència, es proporcionen una sèrie de proteccions addicionals per excloure el desenvolupament de petits defectes, desviacions del funcionament normal en una situació d'emergència més gran.
Protecció de sobrecàrrega: actua sobre el senyal per reduir ràpidament la càrrega del transformador.
El relé de control de temperatura indica un augment de la temperatura de les capes d'oli superiors per sobre dels valors establerts (admesos). Aquesta protecció inclou automàticament sistemes de refrigeració de transformadors addicionals, si n'hi ha. Per exemple, s'inclouen els ventiladors de blow-by i les bombes per a la circulació forçada d'oli als refrigeradors. Si la temperatura de l'oli augmenta encara més, el relé actua per desconnectar el transformador de la xarxa.
La protecció contra sobretensió desactiva l'interruptor del bobinat secundari del transformador en cas de caiguda de tensió a valors inacceptables.
Automatització de transformadors de potència 110 kV
Si hi ha dos transformadors a la subestació, quan la tensió cau a valors inacceptables o quan es desconnecta el transformador, la protecció de baixa tensió afecta. interruptor de transferència automàtica (ATS)… Aquest dispositiu inclou interruptors seccionals o de barres que proporcionen energia als consumidors des d'una font d'alimentació de reserva: un transformador d'alimentació.
A l'entrada de mitjana i baixa tensió es poden implementar interruptors del transformador retancament automàtic d'interruptors (AR), restauració puntual de l'alimentació del transformador en cas de desconnexió de l'acció d'una o altra protecció.
Si el transformador de potència és constructiu Regulador de tensió en càrrega (OLTC), llavors es pot instal·lar un regulador automàtic de tensió (AVR). Aquest dispositiu controla la tensió dels bobinats del transformador i proporciona la commutació automàtica del canviador de preses en càrrega per garantir el nivell de tensió requerit dels bobinats.