Veiksmingas apsaugos derinimas yra būtinas bet kurio aliejumiško transformatoriaus įrengimui. oležiuje esantis transformatorius yra reikšmingas kapitalo investicijos objektas ir kritinė infrastruktūros dalis pramonės įmonėse bei komunalinėse tinkluose. Be tinkamų transformatoriaus apsaugos sistemų, veikiančių sinchroniškai, įranga gali būti pažeista, gali atsirasti netikėti nutraukimai ir saugos pavojai, kurie greitai paaštrėja.

Aliejumiško transformatoriaus apsaugos derinimas užtikrina, kad keli apsaugos įtaisai veiktų teisinga seka, kai įvyksta gedimai. Tikslas – izoliuoti tik gedimą turintį įrenginį, tuo pat metu išlaikant tiekimą neapimtoms elektros tinklo dalims. Tam reikia kruopštaus planavimo, tikslaus relės kalibravimo ir strateginio grandinės pertraukiklių išdėstymo visoje elektros sistemoje.
Pagrindiniai apsaugos elementai
Transformatorių apsauga apima keletą pagrindinių komponentų, veikiančių kartu. Pagrindinį sluoksnį sudaro pernagrinėjimo apsauga naudojant relės įrenginius ir jungiklių derinimą. Šios sistemos aptinka per didelį srovės tekėjimą, kurį sukelia vidiniai gedimai, išoriniai trumpieji jungimai arba perkrovos sąlygos. Tinkamai suprojektuota transformatorių apsaugos schema stebi tiek įrenginio pirminę, tiek antrinę puses.
Vidiniai gedimai naftoje panardintame transformatoriuje gali sukelti staigų temperatūros pakilimą ir slėgio kaupimąsi. Dujo susikaupimo aptikimas, apvijų temperatūros stebėjimas ir naftos lygio jutimas suteikia esminius ankstyvus įspėjimus. Šie sluoksniai, sujungti su išorine apsauga, sukuria visapusišką gynybą nuo katastrofiško verslo nutraukimo ir eksploatavimo pertraukų.
Apsaugos derinimo tikslai
Pagrindinis transformatorių apsaugos derinimo tikslas – selektyvumas, t. y. artimiausias gedimui apsaugos įrenginys pirmasis jį pašalina. Netinkamas derinimas sukelia nereikalingus nutraukimus aukščiau esančiose grandinėse, dėl ko kintamos sistemos didesnės dalys. Šis principas lemia visų relės ir grandinės pertraukiklių nustatymus visoje apsaugos schemoje.
Relės konfigūracija ir nustatymai
Perdėmto srovės relės derinimas
Perdėmto srovės relės įrenginiai sudaro transformatorių apsaugos strategijų pagrindą. Naudojant aliejuje panardinamą transformatorių, būtina sukonfigūruoti tiek akmeninius, tiek laiko vėlavimo perdėmto srovės veiksmus. Laiko vėlavimo nustatymai leidžia laikinai perkrautoms srovėms praeiti be išjungimo, o akmeniniai nustatymai nedelsiant aptinka rimtus gedimus.
Koordinačijos procesas reikalauja apskaičiuoti gedimų lygius įvairiose sistemos vietose. Šie skaičiavimai nustato tinkamus relės paleidimo nustatymus ir laiko atidėjimo intervalus. Relė, sauganti aliejuje panardinamą transformatorių, turi būti nustatyta taip jautriai, kad aptiktų visus susijusius gedimus, tačiau pakankamai nejautriai, kad išorinių gedimų metu pirmiausia veiktų žemesniųjų lygių apsauginiai įrenginiai.
Diferencinė relės apsauga
Diferencinės relės įranga užtikrina tiksliausią transformatorių vidinių gedimų apsaugą. Šios relės palygina srovę, įeinančią į transformatoriaus apvijas, ir srovę, išeinančią iš jų. Bet koks neatitikimas rodo vidinį gedimą ir akimirksniu inicijuoja išjungimą. Diferencinė apsauga yra greita ir selektyvi, nes reaguoja tik į transformatoriaus gedimus, o ne į išorines sistemos triukšmus.
Diferencialinio relės konfigūravimas aliejuje panardintam transformatoriui reikalauja atidžios srovės transformatorių parinkties ir apkrovos apskaičiavimo. Relė turi gebėti atskirti įjungimo metu kylančią įbėgimo srovę nuo tikrų gedimo sąlygų. Šiuolaikinės skaitmeninės relės įtraukia harmonikų ribojimo ir įbėgimo aptikimo algoritmus, kurie padidina patikimumą ir saugumą.
Grandinės jungiklių suderinimo strategija
Pirminio ir antrinio jungiklių integracija
Abiejose – pirminėje ir antrinėje – pozicijose esantys grandinės jungikliai turi būti suderinti su relės nustatymais, kad būtų pasiektas selektyvus apsaugos veikimas. Pirminis grandinės jungiklis, dažniausiai esantis naudotojo ar šaltinio pusėje, turėtų veikti lėčiau nei antriniai jungikliai, kai kilsta žemesnių lygių gedimai. Toks laiko–srovės charakteristikų suderinimas leidžia žemesnio lygio apsaugos įrenginiams pirmiausia pašalinti gedimus.
Naudojant aliejuje panardintos transformatoriaus apsaugos schemą, tarp paeiliui esančių pertraukiklių lygių būtina išlaikyti koordinavimo nuotolius. Tipiškas nuotolis yra nuo 0,3 iki 0,5 sekundės, kad būtų užtikrintas aiškus veikimo laikų skirtumas. Šis atskyrimas neleidžia netikėtoms grandininėms išjungimų grandinėms ir palaiko sistemos stabilumą per laikinąsias sąlygas.
Trumpojo jungimo srovės atlaikymo galia
Kiekvienas pertraukiklio komponentas turi būti įvertintas pagal maksimalią trumpojo jungimo srovę, kurią jis gali patirti. Aliejuje panardintos transformatoriaus įrengimo vietoje reikia atidžiai analizuoti trumpojo jungimo sroves, kad būtų pasirinkti tinkamai įvertinti įrenginiai. Per maži pertraukikliai gali nepajėgti nutraukti didelių srovių, o per dideli pasirinkimai prideda nereikalingų išlaidų ir sulėtina reakcijos laiką.
Transformatorių apsaugos derinimo planas turi atsižvelgti į besikeičiančias sistemos sąlygas. Kai keičiasi tinklo konfigūracijos arba šalia esančios gamybos galios pajėgumai didėja, gedimų lygiai gali pakilti virš pradinių projektavimo prielaidų. Periodiškas apsaugos nustatymų peržiūrėjimas ir perskaičiavimas užtikrina nepertraukiamą įrangos saugą ir sistemos patikimumą.
DUK
Kokie yra pagrindiniai gedimų tipai, kuriuos transformatorių apsauga turi aptikti?
Alyvoje panardintas transformatorius susiduria tiek su vidiniais, tiek su išoriniais gedimais. Vidiniai gedimai apima fazės į fazę trumpuosius jungimus, apvijų į žemę gedimus bei posūkių tarp vienos ir kitos apvijos trumpuosius jungimus. Išoriniai gedimai vyksta prijungtoje elektros energijos sistemoje už transformatoriaus galų. Visapusiška transformatoriaus apsaugos schema turi tinkamai reaguoti į visus gedimų tipus, vienu metu išvengdama netinkamų išjungimų dėl laikinų reiškinių.
Kaip skiriasi relės nustatymai pirminėse ir antrinėse transformatoriaus grandinėse?
Relės konfigūracija priklauso nuo specifinės pozicijos elektros energijos sistemos hierarchijoje. Relė, apsauganti transformatoriaus pirminę apviją, paprastai turi žemesnius srovės slenksčius nei antrinės pusės relės, nes pirminėse grandinėse tokiu pačiu galios lygiu teka mažesnė srovė. Be to, pirminės relės turi derinti veikimą su komunalinės energetikos įranga, o antrinės relės orientuotos į pramoninių apkrovų apsaugą. Kiekvienai relės reikia individualiai parinkti nustatymus, remiantis vietiniais trumpojo jungimo lygiais, transformatoriaus varža ir apsaugos tikslais.
Kodėl laiko derinimas tarp apsauginių įrenginių yra kritiškai svarbus?
Tinkamas laiko suderinimas užtikrina, kad veiktų tik apsauginis įrenginys, esantis arčiausiai gedimo vietos. Jei vienu metu išsijungia aukštesnio lygio įrenginiai, neįtikėtinai nutrūksta tiekiamos energijos tiekiamosios grandinės, kurios nesusijusios su gedimu. Laiko–srovės suderinimo kreivės apibrėžia kiekvieno relės ir automatinio jungiklio veikimo charakteristikas visame numatytame gedimo srovės diapazone. Šis suderinimo principas sumažina energijos tiekimo pertraukas ir palaiko sistemos atsparumą nepalankiomis sąlygomis.