Výkonové olejové transformátory jsou nejdražšími prvky zařízení v rozvodnách. Transformátory jsou navrženy pro dlouhou životnost, ovšem za předpokladu, že pracují v normálním režimu a nepodléhají nepřijatelným proudovým přetížením, přepětím a jiným nežádoucím provozním stavům.

Aby se zabránilo poškození transformátoru, prodloužila se jeho životnost a zajistil se jeho provoz v normálním režimu, jsou zapotřebí různá ochranná a automatizační zařízení.

Zvažme, jaké ochranné a automatizační zařízení jsou poskytovány v transformátorech výkonového oleje.

Reléová ochrana a automatizace výkonových olejových transformátorů 110 kV

Ochrana transformátorového plynu

Plynová ochrana je jednou z hlavních ochran transformátoru. Tato ochrana je určena k odpojení transformátoru 110 kV od sítě v případě vnitřního poškození v nádrži výkonového transformátoru.

Toto ochranné zařízení je instalováno v olejovém potrubí, které spojuje nádrž transformátoru s jeho konzervátorem. Hlavním konstrukčním prvkem plynového relé je plovák a dva páry kontaktů, které jsou spojeny při spuštění plováku. Při normálním provozu je plynové relé naplněno transformátorovým olejem a plovák je v horní poloze, s otevřenými oběma páry kontaktů.

Při mezizávitových zkratech ve vinutí transformátoru nebo při tzv. vyhoření oceli (narušení izolace ocelových plechů magnetického jádra) se v nádrži objevují plyny vznikající při rozkladu elektromateriálů pod vliv elektrického oblouku.

Výsledný plyn vstupuje do plynového relé a vytlačuje z něj olej. Současně plovák spustí a sepne kontakty. V závislosti na množství nahromaděného plynu se mohou kontakty sepnout, působit na signál nebo úplně odpojit transformátor od sítě.

Provoz plynového relé může být také způsoben výrazným poklesem hladiny oleje v nádrži výkonového transformátoru, což naznačuje úplnou absenci oleje v konzervátoru. To znamená, že toto zařízení funguje také jako ochrana proti nadměrnému snížení hladiny oleje v transformátoru.

Ochrana proti proudění nádrže přepínače odboček při zatížení

Výkonové transformátory 110 kV mají obvykle vestavěné zařízení pro regulaci napětí při zatížení (OLTC). Přepínač odboček je umístěn v samostatném prostoru nádrže transformátoru, izolovaném od hlavní nádrže pomocí vinutí. Proto je pro toto zařízení k dispozici samostatné ochranné zařízení – proudové relé.

Veškeré poškození uvnitř nádrže přepínače odboček je doprovázeno únikem transformátorového oleje do konzervátoru, proto se v případě průtoku oleje okamžitě aktivuje proudová ochrana, která automaticky odpojí výkonový transformátor od elektrické sítě.

READ
Jak snadno a rychle odstranit tekuté tapety ze zdi?

Relé hladiny oleje (OLR)

Plynové relé signalizuje úplnou absenci oleje v expandéru výkonového transformátoru, je však nutné včas detekovat nepřijatelný pokles hladiny oleje – tuto funkci plní relé hladiny oleje (OLR).

Relé hladiny oleje se instaluje zpravidla do expandéru nádrže hlavního transformátoru, stejně jako do expandéru nádrže přepínače odboček. Zařízení je konfigurováno tak, že plovák, hlavní konstrukční prvek relé, sepne kontakty relé, pokud hladina oleje klesne pod minimální přípustnou hodnotu pro daný výkonový transformátor.

Toto ochranné zařízení spustí alarm, který vám umožní včas detekovat pokles hladiny oleje.

Výkonový transformátor v rozvodně

Rozdílová ochrana transformátoru (TDP)

Diferenciální ochrana transformátoru (TDP) je hlavní ochranou transformátoru a slouží k ochraně před zkraty vinutí transformátoru a vodičů umístěných v oblasti pokrytí této ochrany.

Princip činnosti této ochrany je založen na porovnání zatěžovacích proudů každého z vinutí transformátoru. V normálním režimu není na výstupu diferenciálního ochranného relé žádný nesymetrický proud. V případě dvou nebo třífázového zkratu dochází k nesymetrickému proudu – rozdílovému proudu a relé působí tak, že úplně odpojí transformátor od sítě.

Oblast pokrytí této ochrany jsou proudové transformátory každé napěťové strany výkonového transformátoru. Například u třívinutého transformátoru 110/35/10 kV oblast ochranného pokrytí kromě samotného transformátoru zahrnuje přípojnici (kabel), která vede od vstupů transformátoru k proudovým transformátorům 110 kV, 35 kV a 10 kV.

Proudové skokové jištění transformátorů

Pro větší spolehlivost je kromě hlavních ochran pro výkonový transformátor zajištěna záložní ochrana – stupňovitá proudová ochrana pro každé vinutí.

Pro každé z vinutí transformátoru je pro několik stupňů zajištěna samostatná maximální proudová ochrana (MCP). Každý ochranný stupeň má vlastní nastavení vypínání pro proud a dobu vypínání.

Pokud transformátor napájí spotřebiče vysokými rozběhovými proudy, pak pro zamezení chybných operací má maximální proudová ochrana tzv. voltmetrové blokování – blokování napěťové ochrany.

Pro zajištění selektivity provozu ochran transformátorů má každý z ochranných stupňů jinou dobu odezvy, zatímco výše uvedené ochrany hlavního transformátoru mají dobu odezvy nejkratší. V případě poškození transformátoru nebo zkratu v oblasti krytí ochrany se tedy okamžitě aktivují hlavní ochrany a v případě jejich poruchy nebo vyřazeného stavu je transformátor chráněn záložními proudovými ochranami.

READ
Jak odstranit škrábance bez leštění?

Také MTZ výkonového transformátoru si vyhrazuje ochranu pro odchozí spojení napájená tímto transformátorem, která se spustí v případě jejich poruchy.

MTZ poskytuje ochranu proti dvou a třífázovým zkratům. Pro ochranu proti jednofázovým zemním poruchám má vysokonapěťové vinutí 110 kV ochranu proti proudu s nulovou složkou (ZSP).

Vinutí vysokého napětí výkonového transformátoru 35 kV a nízkého napětí 6-10 kV napájí sítě s izolovaným neutrálem, ve kterém jednofázové zemní poruchy fixují napěťové transformátory.

Většina sítí 6-35 kV s izolovaným neutrálem pracuje v režimu, ve kterém se jednofázová zemní porucha nepovažuje za nouzovou, a proto není automaticky vypnuta zemní ochranou. Pracovníci údržby obdrží signál o přítomnosti jednofázové zemní poruchy a začnou hledat a odpojovat poškozenou část od sítě, protože dlouhodobý provoz v tomto režimu je nepřijatelný.

Výjimkou jsou případy, kdy je z bezpečnostních požadavků nutné odpojení jednofázových poruch v sítích. V tomto případě může ochrana proti zemnímu spojení fungovat tak, že úplně vypne transformátor nebo deaktivuje jedno z jeho vinutí.

Transformátor

Přepěťová ochrana transformátoru

Pro ochranu transformátoru před přepětím na přípojnici jsou na každé straně transformátoru instalovány svodiče nebo omezovače napětí (OSL).

Pokud transformátor pracuje v neuzemněném nulovém režimu na vysokonapěťové straně 110 kV, pak je nulový vodič připojen k zemi přes svodič přepětí nebo svodič, aby bylo vinutí chráněno před poškozením v případě napětí překračujícího přípustné hodnoty během havárie v napájecí síti.

Dodatečná ochrana transformátoru

K ochraně výkonového transformátoru je zajištěna řada dalších ochran, aby se drobné závady a odchylky od běžného provozu nerozvinuly do větší havarijní situace.

Ochrana proti přetížení – působí na signál za účelem včasného snížení zátěže transformátoru.

Teplotní regulační relé signalizuje zvýšení teploty horních vrstev oleje nad stanovené (přípustné) hodnoty. Tato ochrana automaticky zapíná další chladicí systémy transformátoru, pokud existují. Například jsou zapnuty ofukovací ventilátory a čerpadla nuceného oběhu oleje v chladičích. Pokud teplota oleje stoupne ještě výše, relé odpojí transformátor od sítě.

Minimální napěťová ochrana odpojí spínač sekundárního vinutí transformátoru v případě poklesu napětí na nepřijatelné hodnoty.

Automatizace výkonových transformátorů 110 kV

Pokud v rozvodně pracují dva transformátory, pak když napětí klesne na nepřijatelné hodnoty nebo když je transformátor bez napětí, ochrana minimálního napětí ovlivní automatický přepínač (ATS). Toto zařízení zapíná sekční nebo přípojnicové spínače, které napájí spotřebitele ze záložního zdroje energie – výkonového transformátoru.

READ
Co je to Shabby tape?

Na vstupních spínačích transformátorů vysokého a nízkého napětí lze implementovat automatické opětovné zapnutí jističe (ARC), které jednorázově obnoví napájení transformátoru v případě jeho vypnutí z důvodu té či oné ochrany.

Pokud je výkonový transformátor konstrukčně vybaven zařízením pro regulaci napětí zátěže (OLV), lze k němu nainstalovat zařízení pro automatickou regulaci napětí (AVR). Toto zařízení monitoruje napětí na vinutí transformátoru a zajišťuje automatické přepínání přepínače odboček pod zatížením pro zajištění požadované úrovně napětí na vinutích.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!