Релејна заштита и аутоматизација енергетских уљних трансформатора 110 кВ

Енергетски уљни трансформатори су најскупља опрема за дистрибутивне подстанице. Трансформатори су дизајнирани за дуг радни век, под условом да раде нормално и да нису подложни неприхватљивим струјним преоптерећењима, пренапонима и другим непожељним режимима рада.

Потребни су различити уређаји за заштиту и аутоматизацију да би се спречило оштећење трансформатора, продужио његов радни век и обезбедио нормалан рад.

Размотрите који уређаји за заштиту и аутоматизацију су обезбеђени у трансформаторима за напајање уља.

Заштита од гаса трансформатора

Гасна заштита је једна од главних заштита трансформатора. Ова заштита је дизајнирана да искључи трансформатор 110 кВ из мреже у случају унутрашњих кварова у резервоару енергетског трансформатора.

Овај заштитни уређај је уграђен у уљни вод који повезује резервоар трансформатора са његовим конзерватором.Главни структурни елемент гасног релеја је пловак и два пара контаката који су повезани када се пловак спусти. У нормалном раду, гасни релеј је напуњен трансформаторским уљем и пловак је у горњем положају са оба пара контаката отворена.

У случају обртног кратког споја у намотајима трансформатора, или у случају тзв. Сагоревање челика (кршење изолације челичних лимова магнетног кола), у резервоару се појављују гасови који се формирају током распадања електричних материјала под утицајем електричног лука.

Добијени гас улази у гасни релеј и истискује уље из њега. У овом случају, пловак пада и затвара контакте. У зависности од количине акумулираног гаса, контакти се могу затворити, утичући на сигнал или потпуно искључити трансформатор из мреже.

Активирање гасног релеја такође може бити због значајног смањења нивоа уља у резервоару енергетског трансформатора, што указује на потпуно одсуство уља у конзерватору. Односно, овај уређај делује и као заштита од прекомерног смањења нивоа уља у трансформатору.

Заштита резервоара са прекидачем оптерећења

Енергетски трансформатори од 110 кВ обично имају уграђени регулатор напона под оптерећењем (ОЛТЦ). Прекидач под оптерећењем налази се у посебном одељку резервоара трансформатора, изолован од главног резервоара намотајима. Због тога је за овај уређај обезбеђен посебан заштитни уређај - реактивни релеј.

Сви кварови у резервоару измјењивача под оптерећењем праћени су испуштањем трансформаторског уља у конзерватор, стога, у случају протока уља, заштита од млаза се одмах активира, аутоматски искључујући енергетски трансформатор из мреже.

Прекидач нивоа уља (РУМ)

Гасни релеј сигнализира потпуно одсуство уља у конзерватору енергетског трансформатора, али је неопходно на време открити неприхватљиво смањење нивоа уља - ову функцију врши релеј нивоа уља (РУМ).

Прекидач нивоа уља се уграђује, по правилу, у конзерватор главног резервоара трансформатора, као и у конзерватор прекидача оптерећења. Уређај је конфигурисан тако да пловак, главни структурни елемент релеја, затвара контакте релеја ако ниво уља падне испод минимално дозвољене вредности за овај енергетски трансформатор.

Овај сигурносни уређај даје сигнал за активирање аларма, који омогућава да се на време открије пад нивоа уља.

Заштита диференцијалног трансформатора (ДЗТ).

Диференцијална заштита трансформатора (ДЗТ) је главна заштита трансформатора и служи за заштиту од кратких спојева намотаја трансформатора и струјних проводника који се налазе у зони покривања ове заштите.

Принцип рада ове заштите заснива се на поређењу струја оптерећења сваког од намотаја трансформатора. У нормалном раду нема струје неравнотеже на излазу релеја диференцијалне заштите.У случају двофазног или трофазног кратког споја долази до неуравнотежене струје — диференцијална струја и релеј делују тако да потпуно искључују трансформатор из мреже.

Обим ове заштите су струјни трансформатори на свакој напонској страни енергетског трансформатора. На пример, код трансформатора са три намотаја 110/35/10 кВ, зона заштитног премаза, поред самог трансформатора, укључује сабирницу (кабл) која пролази од чаура трансформатора до струје 110 кВ, 35 кВ. и трансформатори 10 кВ.

Тренутна степенаста заштита трансформатора

За већу поузданост, поред главне заштите енергетског трансформатора, обезбеђена је резервна заштита - степенаста струјна заштита за сваки од намотаја.

За сваки од намотаја трансформатора, посебно прекострујна заштита (МТЗ) неколико корака. Свака фаза заштите има своје време преузимања и одласка.

Ако трансформатор напаја велики број потрошача великим ударним струјама, онда да би се спречиле лажне операције, прекострујна заштита има такозвано блокирање волтметра — блокаду напонске заштите.

За селективност рада заштите трансформатора, сваки од степена заштите има различито време одзива, док наведене основне заштите трансформатора имају најкраће време одзива. Тако се у случају квара трансформатора или кратког споја у заштитној зони одмах активирају главне заштите, а у случају квара или повлачења трансформатор се штити заштитним струјним заштитама.

Такође, МТЗ-ови енергетског трансформатора задржавају заштиту одлазних прикључака које напаја тај трансформатор, искључујући се у случају квара.

МТЗ обезбеђује заштиту од дво- и трофазних кратких спојева. За заштиту од једнофазних земљоспоја, високонапонски намотај од 110 кВ има струјну заштиту нулте секвенце (ТЗНП).

Средњонапонски намотај енергетског трансформатора 35 кВ и нисконапонски намотај 6-10 кВ напојне мреже са изолованим нултом у којој се монофазни земљоспоји снимају напонским трансформаторима.

Већина мрежа 6-35 кВ са изолованим неутралним елементом ради у режиму у којем се једнофазни земљоспој не сматра хитним и, сходно томе, не искључује се аутоматски из рада земљоспојне заштите. Сервисно особље добија сигнал о присуству једнофазног земљоспоја и почиње да тражи и искључује оштећено подручје из мреже, јер је продужени рад у овом режиму неприхватљив.

Изузеци су у случајевима када је искључење једнофазних кварова у мрежама неопходно због безбедносних захтева. У овом случају, заштита од земљоспоја може радити тако да потпуно искључи трансформатор или искључи један од његових намотаја.

Заштита трансформатора од пренапона

Да би се трансформатор заштитио од пренапона, одводници пренапона или одводници пренапона (СПД) су инсталирани на магистрали са сваке стране трансформатора.

Ако трансформатор ради у уземљеном неутралном режиму на страни високог напона 110 кВ, нула је повезана са земљом преко одводника или одводника пренапона да би се заштитио намотај од оштећења ако напон пређе дозвољене вредности у случају квара у мрежу снабдевања.

Додатна заштита трансформатора

За заштиту енергетског трансформатора предвиђен је низ додатних заштита како би се искључио развој малих кварова, одступања од нормалног рада у већој ванредној ситуацији.

Заштита од преоптерећења — делује на сигнал за брзо смањење оптерећења на трансформатору.

Релеј за контролу температуре сигнализира повећање температуре горњих слојева уља изнад постављених (дозвољених) вредности. Ова заштита аутоматски укључује додатне системе за хлађење трансформатора, ако их има. На пример, укључени су вентилатори и пумпе за принудну циркулацију уља у хладњацима. Ако температура уља порасте још више, онда релеј делује да искључи трансформатор из мреже.

Заштита од пренапона искључује прекидач секундарног намотаја трансформатора у случају пада напона на неприхватљиве вредности.

Аутоматизација енергетских трансформатора 110 кВ

Ако у трафостаници постоје два трансформатора, онда када напон падне на неприхватљиве вредности или када је трансформатор искључен, заштита од поднапона утиче аутоматски прекидач за пренос (АТС)… Овај уређај укључује секционе или сабирничке прекидаче који обезбеђују напајање потрошачима из резервног извора напајања — енергетског трансформатора.

На средњем и ниском напону улазне склопке трансформатора могу се имплементирати аутоматско поновно укључивање прекидача (АР), једнократно обнављање напајања трансформатора у случају искључења из дејства једне или друге заштите.

Ако је енергетски трансформатор конструктиван регулатор напона под оптерећењем (ОЛТЦ), онда се за њега може инсталирати аутоматски регулатор напона (АВР). Овај уређај прати напон намотаја трансформатора и обезбеђује аутоматско пребацивање измењивача напона под оптерећењем како би се обезбедио потребан ниво напона намотаја.