Більшість несправностей трансформаторів трапляються не в день увімкнення блоку. Вони тихо розвиваються в резервуарі, де їх ніхто не бачить, а потім забирають із собою тиждень виробництва, коли нарешті відпускають. Це розривзахист трансформатораіснує для того, щоб закрити, і більшість рішень щодо його закриття приймаються, коли на блок надходить замовлення, а не коли він вводиться в експлуатацію.
Почніть зі статистики невдач. TheПосібник із застосування захисту трансформаторів IEEE Power & Energy Societyвідтворює опитування щодо відмов електромережі, і в період дослідження 1983-1988 рр. відмови обмоток становили 37% зареєстрованих відмов, а відмов перемикачів РПН – 22%. Поломки втулок, про які всі хвилюються, оскільки їх видно, склали 11%. Відмови клемної плати становили 3%, а несправності сердечника – 1%.
Прочитайте ці числа двічі. Два режими відмови, які фактично руйнують трансформатор, відбуваються всередині резервуара, поза полем зору, і це саме ті два, які програма інспекційної перевірки не може вловити.
Куди насправді належить бюджет захисту трансформаторів
Захист — це не один продукт. Це набір пристроїв, кожен з яких спостерігає за різним механізмом відмови, і номери пристроїв ANSI є тим, як про них говорить специфікація. На масляному консерваторі звичайний пакет виглядає так:
- 87P - різниця фаз, основне порівняння струму на вході з струмом на виході
- 87U - диференціал без гальмування, швидкий елемент, який усуває важку внутрішню несправність
- 87N - диференціал заземлення, також називається обмеженим замиканням на землю
- 63 - раптовий тиск, що спрацьовує через швидкість зростання тиску всередині бака
- Газове реле (Бухгольца) - сигналізація накопичення газу та відключення масляного сплеску
- 49 - термічний, як правило, терморезистивний датчик температури у верхній частині масла плюс імітація гарячої точки обмотки
- 51 / 50 - час і миттєва перевантаження по струму, резервний рівень
- 86 - реле блокування, на яке потрапляють сигнали відключення
Два пристрої сидять на масляному тракті, два порівнюють струми через втулки, один зчитує температуру, а решта утворюють резервний шар, який включається, коли первинна схема не працює. Специфікація, яка перелічує захист як один рядок, ще нічого не вирішила.
Порядок важливості не є порядком ціни. Газове реле коштує незначну частину диференціального реле, і порівняно з наведеними вище даними про несправності воно найбільше охоплює режим несправності.
Реле Бухгольца: спостерігач за скачками газу та нафти
TheЕстафета Бухгольцаіснує лише на масляних трансформаторах, які мають консерватор, і він знаходиться в трубі між баком і консерватором. У цьому місці вся суть: воно знаходиться на шляху нафти, тому він бачить, що насправді робить активна частина.
Два елементи мають один корпус. Поплавок піднімається, коли газ збирається у верхній частині камери, і замикає контакт сигналізації. Заслінка знаходиться в масляному потоці і спрацьовує, коли масло рухається до розширювача швидше, ніж встановлено. На нашому заводі сполучна труба встановлюється з невеликим нахилом вгору від резервуара, щоб газ проходив до реле, а не збирався в трубі, а реле встановлено на висоті, до якої технік може дістатися з землі без риштувань.
Тривога та спрацьовування не є одним і тим же рішенням, і розміщення обох контактів на одному вході відкидає найкорисніший сигнал, який видає пристрій. Початкова несправність - гаряче з'єднання, місце часткового розряду, повільно розвивається міжвиткова несправність - утворює газ протягом годин або днів, і поплавковий елемент повідомляє про це, поки трансформатор все ще несе навантаження. Це вікно для взяття проби масла та аналізу розчинених газів до того, як попередження стане збоєм. У перші тижні після включення під напругу аварійний сигнал про газ зазвичай пов’язаний із залишковим повітрям, що виходить із масла, а не збоєм. Зазвичай це не те саме, що звичайно, тому ви берете зразок.
Ось пастка, яка ловить специфікації проекту. Конструкція із герметичним баком без консерватора взагалі не має реле Бухгольца, і його неможливо додати пізніше. Якщо стандарт власника передбачає наявність газового реле, то це має бути прописано в замовленні.
Реле раптового тиску: швидке відключення при несправності бака
63 пристрій не чекає, поки газ кудись поїде. Ареле раптового тискуреагує на швидкість підвищення тиску всередині резервуара, тому він працює на першій хвилі тиску від внутрішньої несправності високої енергії. У посібнику із застосування його згруповано з диференціальними елементами як основний захист від несправностей, і він з’являється двічі в списку пристроїв, оскільки головний бак і відсік перемикача РПН отримують окремий пристрій.
Є дві монтажні родини. Газове реле розташоване на верхній частині бака над маслом; масляне реле встановлюється у клапан або трубу нижче рівня масла. Обидва призначені лише для подорожей. Це змінює те, як ви до них ставитеся. Пристрій, який може спрацьовувати, але не може подати сигнал, має бути справним з першого разу, тому що неприємне блокування виводить пристрій з роботи, поки ви визначаєте, чи проблема в трансформаторі чи в налаштуваннях. Вибір налаштування — це релейна робота. Переконайтеся, що основний бак і відсік LTC закриті – це робота покупця.
Не плутайте його з пристроєм для скидання тиску. PRD — це механічний вентиляційний отвір, який відкривається, щоб зупинити розрив бака. Він не має логіки відключення та не має нічого для налаштування. Специфікація, яка вимагає захисту від раптового тиску та отримує лише PRD, передбачає захист бака, а не виявлення несправностей. На великому силовому трансформаторі зазвичай потрібно обидва як окремі позиції.
Диференціальний захист, 87P і 87N: де характеристики захисту трансформатора йдуть не так
Принцип містить одне речення: порівняйте струм, що надходить у трансформатор, зі струмом, що виходить, і розглядайте різницю як струм пошкодження. Щоб змусити його працювати, потрібно більше. Обидві сторони знаходяться під різними напругами, а на модулі Dyn11 – на 30 градусів одна від одної по фазі.Диференційний захистне можна робити це порівняння, доки співвідношення CT не нормалізуються і група векторів не буде компенсована.
Inrush - це частина, яку пропускає більшість покупців. Увімкнення трансформатора викликає великий стрибок намагнічування з високим вмістом другої гармоніки, і міра, наведена в посібнику із застосування, є класичною: у 12 разів більше струму повного навантаження протягом 0,1 секунди. Диференціальний елемент, який не може визначити це, окрім несправності, відключатиме пристрій кожного разу, коли він вмикається, і технічне обслуговування звинувачуватиме трансформатор. Цифрові реле відокремлюють їх за допомогою гармонійного обмеження або блокування другої гармоніки, і вони додають необмежений елемент 87U, встановлений набагато вище максимального рівня пускового струму, щоб справжня серйозна внутрішня несправність усе одно швидко усувалася.
87N, диференціальний елемент заземлення, який також називають обмеженим замиканням на землю, є чутливим. Інструкційний приклад — це пара трансформаторів 115 кВ / 30 МВА із заземленим опором 13 кВ, що обмежує струм замикання на землю приблизно до 400 А кожен. З таким низьким опором нейтралі, що утримує струм замикання, звичайний елемент перевантаження по струму є занадто тупим, щоб побачити замикання поблизу нейтралі, і REF є тим, що покриває його. Схема REF настільки хороша, наскільки хороші трансформатори струму, що стоять за нею, і їх класифікація та вимоги до продуктивності для реле викладені окремо вIEEE C37.110-2023серії стандартів. Запитайте про клас, коефіцієнт і коефіцієнт обмеження точності, а не просто КТ.
Що входить до комплекту, а що ні
Прилади - половина схеми. Інша половина — це те, що виробник пропонує вбудувати в трансформатор, і кожен рядок нижче заблоковано на етапі замовлення.
| Що це таке | Що він робить | Заблоковано на етапі замовлення? |
| Прохідні трансформатори струму | Диференціальний, REF та вимірювальний входи | Так - коефіцієнт, клас і граничний коефіцієнт точності |
| Газове реле (Бухгольца) | Сигналізація накопичення газу, спрацьовування через сплеск масла | Так - потрібен консерватор і трубопровід |
| Реле раптового тиску (63) | Швидка поїздка за швидкістю підвищення тиску | Так - розміщення бака та відділення РПН |
| Температура обмотки / верхньої оливи (49) | Сигналізація та відключення, а також вихід 4-20 мА або Modbus | Так, RTD і комунікаційний вихід є впорядкованими опціями |
| Пристрій для скидання тиску | Механічна вентиляція, відсутність логіки відключення | Так - пристрій, а не налаштування |
| З'єднання обмоток (векторна група) | Шлях нульової послідовності та зсув фаз | Так - вирішено при проектуванні, а не при введенні в експлуатацію |
Кожен рядок - це рішення замовлення трансформатора. Адиференціальний захистсхема, надана після посадки блоку, не може компенсувати векторну групу, яка конфліктує з рештою заводу, а температурний пристрій без комунікаційного виходу не може надати точку SCADA, яку операційна група вже записала у свої процедури. Встановіть їх у запиті пропозицій поруч із номіналом і опором.
Ще одна частина домашнього господарства належить до цього етапу. Проведіть базовий аналіз розчиненого газу в маслі перед подачею напруги. Результат DGA, зчитуваний під час події, майже неможливо прочитати без попереднього зразка з того самого пристрою, тому що ви не можете визначити, чи 300 ppm водню є новими чи залишаються в маслі після заводських випробувань.
Постачання трансформатора та його захисту в одному пакеті
Ryan Electric будує трансформатори з 2007 року на території площею 120 000 м2 з більш ніж 180 комплектами виробничого та випробувального обладнання та 37 патентами, що лежать в основі проектів. З 2023 року компанія працює як партнер спільного підприємства Eaton, що має більше значення тут, ніж на сторінці з технічними даними: документація, пов’язана із захистом – записи випробувань підвищення температури, дані про втрати, схеми з’єднання обмоток і докази випробувань UL, CSA, IEEE, DEKRA та CNAS – написана для тих самих рецензентів, яким відповідають наші північноамериканські клієнти.
Практична порада наших інженерів полягає в тому, щоб надсилати захист в один рядок із запитом пропозицій, а не після нього. Однолінійна діаграма повідомляє нам, які пристрої очікує власник, чи заземлена нейтраль на імпеданс і як виглядає паралельне розташування на місці. Ця одна сторінка зазвичай виявляє конфлікт груп векторів або відсутній клас CT до того, як дизайн зависає. Коли дизайн зависає, та сама проблема стає зміною замовлення.
Якщо ви вказуєте одиницю зараз, а пакет захисту все ще відкритий, надішліть нам рейтинг, умови сайту та захист одним рядком черезryan-transformers.com. Ми повернемо азахист трансформаторапакет в одному наборі документів - розклад пристрою, дані CT, файли сертифікації - тому нічого не потрібно буде повторно замовляти після того, як пристрій приземлиться.
Про автора:Цю статтю написала команда інженерів Ryan Electric, виробника трансформаторів, заснованого в 2007 році та партнера спільного підприємства Eaton з 2023 року, який виробляє масляні, сухі, випрямлячі та накопичувальні трансформатори, що монтуються на колодці, відповідно до сертифікатів UL, CSA, IEEE, DEKRA та CNAS для клієнтів у Північній Америці, Південно-Східній Азії, Близькому Сході та Африці.
