Ćw3.Badanie zabezpieczeń transformatorów dużej mocy.

1.Rodzaje zabezpieczeń stosowanych do ochrony transformatorów dużej mocy.

Zabezpieczenie ZT-10.

Zespół zabezpieczeń transformatora ZT-10 jest przeznaczony do zabezpieczeń strony średniego napięcia transformatorów rozdzielczych 110kV/SN o mocy do 63MVA. Jest on wykonany w technice półprzewodnikowej w oparciu o podzespoły SMAZ(system modułowy automatyki zabezpieczeniowej). Zespół przygotowany jest do współpracy z układami telemechaniki w zakresie sygnalizacji i zdalnego sterowania wyłącznika. W skład ZT-10 wchodzą następujące zabezpieczenia:

-zabezpieczenie zwarciowe, nadprądowo- czasowo trójfazowe- działa na wyłączenie wyłącznika;

-zabezpieczenie przeciążeniowo nadprądowo- czasowo trójfazowe- działające na sygnalizację.

Zabezpieczenie ZT-20.

Zespół zabezpieczeń transformatora przeznaczony jest do zabezpieczeń strony WN transformatorów mocy dwu i trójuzwojeniowych w stacjach uproszonych. Stanowi on kompletne wyposażenie pola transformatora po stronie 110kV w zakresie wymaganych zabezpieczeń i automatyki dla układu rozdzielni H1 i H3. Wykonany jest w technice półprzewodnikowej i wymaga pomocniczego napięcia stałego. Przystosowany jest on również do współpracy z innymi układami telemechaniki, telesygnalizacją i telesterowaniem.

W skład zespołu wchodzą następujące zabezpieczenia:

-zabezpieczenie różnicowo-prądowo wzdłużne - działa na otwarcie wyłącznika SN, blokowanie SZR(samoczynne załączenie rezerwy) 110kV, otwarcie wyłączników linii i poprzeczki oraz pobudzenie automatyki PZW(ponowne załączenie wyłącznika)-dla układu H3, otwarcie wyłącznika poprzeczki, pobudzenie automatyki SPZ(samoczynne ponowne załączenie) 110kV oraz zamknięcie zwieracza-dla układu pracy H1, pobudzenie układu rezerwy zdalnej, pobudzenie sygnalizacji wewnętrznej, pobudzenie zbiorczej sygnalizacji działania zabezpieczeń, pobudzenie sygnalizacji lokalnej.

2.Zabezpieczenie od zwarć zewnętrznych stosowane do ochrony transformatorów dużej mocy.

3.Zbezpieczenia od zwarć wewnętrznych stosowanych do ochrony transformatorów dużej mocy.

4.Zabezpieczenia od przeciążeń ruchomych stosowane do ochrony transformatorów dużej mocy.

5.Zabezpieczenia od uszkodzeń wewnątrz kadzi i od obniżania się poziomu oleju do ochrony transformatorów dużej mocy.

6.Opisać zespoły zabezpieczeniowe ZT10 i ZT-20.

Zespół zabezpieczeń transformatora ZT-10 jest przeznaczony do zabezpieczeń strony średniego napięcia transformatorów rozdzielczych 110kV/SN o mocy do 63MVA. W skład automatyki wchodzą:

-układy blokady sygnału w wypadku wyłączenia transformatora przez telemechanikę lub sterownikiem;

-układy stanu zbrojenia wyłącznika;

-blokada wyłącznika przed pompowaniem(ciągłe załączanie i wyłącznie wyłącznika na skutek awarii układu sterowania);

-układ przyspieszający zadziałanie zabezpieczeń w przypadku załączenia transformatora na zwarcie sterownikiem lub przez telemechanikę;

-zestyki wyłączenia BKR(bateria kondensatorów);

-układ do zabezpieczenia szyn zbiorczych;

-układ testowania i kontroli.

ZT-20 -Zespół zabezpieczeń transformatora przeznaczony jest do zabezpieczeń strony WN transformatorów mocy dwu i trójuzwojeniowych w stacjach uproszonych. W skład automatyki wchodzą:

-układ do współpracy z zabezpieczeniami przepływowymi tr. i przełącznika zaczepów;

-układ do współpracy z zabezpieczeniami gazowymi transformatora zawiera człon wykonawczy tych zabezpieczeń i działa na: pobudzenie sygnalizacji wewnętrznej, pobudzenie sygnalizacji lokalnej, pobudzenie sygnalizacji akustycznej i pobudzenie telesygnalizacji;

-układ do współpracy z zabezpieczeniami temperaturowymi transformatora zawiera człon wykonawczy tych zabezpieczeń i działa na: pobudzenie sygnalizacji wewnętrznej, pobudzenie sygnalizacji lokalnej, pobudzenie sygnalizacji akustycznej i telesygnalizacji. Człon zabezpieczenia temperaturowego II powoduje otwarcie wyłącznika SN oraz przerwanie pobudzenia sygnalizacji akustycznej;

-układ pobudzenia rezerwy zdalnej w przypadku nie otwarcia wyłączników poprzeczki i linii najbliższych zabezpieczonemu transformatorowi wysyła impulsy na: otwarcie wyłączników w polach liniowych w sąsiednich stacjach(dla układu H1), otwarcie wyłącznika na drugim końcu wysyłanej linii oraz wyłączenie w polu linii sąsiednich transformatora( układ H3);

-układ otwierania wyłącznika szybkiego realizuje otwarcie odłącznika szybkiego(dla układu H1) w przerwie beznapięciowej po zamknięciu zwieracza i zanikaniu prądu płynącego przez zwieracz

-układ automatyki PZW umożliwia ponowne zamknięcie wyłączników poprzeczki i linii(układu H3) po otwarciu wyłącznika szybkiego transformatora;

-układ sygnalizacji wewnętrznej;

-układ testowania;

-układ do współpracy z sygnalizacja lokalną, telesygnalizacją i sygnalizacją akustyczną.

Ćw4.Badanie zabezpieczeń linii napowietrznej za pomocą automatyki zabezpieczeniowej ZL-10.

1.Opisać zespół automatyki zabezpieczeniowej Z10.

Zespół Automatyki Zabezpieczeniowej typu ZL-10 przeznaczony jest do zabezpieczania linii odpływowych z wyjściem napowietrznym lub kablowym przed skutkami zwarć i przeciążeń. Zespół ten stanowi kompletne zabezpieczenie pola liniowego w zakresie wymaganych rodzajów zabezpieczeń. Przystosowany jest do współpracy z układami telemechaniki i zdalnego sterowania wyłącznikiem oraz może być instalowany w stacjach z bateriami akumulatorów. W skład zespołu wchodzą następujące rodzaje zabezpieczeń i układy:

-zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne-działa na wyłączenie wyłącznika, pobudzenie SPZ i zadziałanie sygnalizacji; działa z opóźnieniem, które można regulować

-zabezpieczenia nadprądowe bezzwłoczne-działa ze stałym opóźnieniem; pobudza ono automatykę SPZ lub blokuje działanie tej automatyki;

-zabezpieczenie ziemnozwarciowe kierunkowe-działa ze opóźnieniem nastawionym; uruchamia sygnalizację pobudza SPZ

-automatyka SPZ- przystosowana do jedno lub dwu krotnego cyklu zadziałania;

-automatyka SCO i SPZ po SCO;

-układ do współpracy z telemechaniką;

-sygnalizacja wewnętrzna rozruchu i zadziałania;

-sygnalizacja zewnętrzna zadziałania;

-układ testowania i pomiarów kontrolnych.

2.Rodzaje zabezpieczeń stosowanych do ochrony linii napowietrznej SN:

-zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne(do ochrony linii od występujących przeciążeń spowodowanych: zmianą konfiguracji układu, niewłaściwą pracą niektórych urządzeń lub obniżaniem się napięcia na zaciskach silników)

-zabezpieczenia nadprądowe bezzwłoczne-do ochrony linii przed skutkami zwarć międzyfazowych. Sygnał potrzebny do zadziałania zabezpieczenia jest podawany z układy niepełnej gwiazdy;

-zabezpieczenie zerowe prądowe, zerowe napięciowe lub zerowe mocowe-w przypadku zwarcia jednofazowego z ziemią; zabezpieczenie ziemnozwarciowe kierunkowe;

-automatyka SPZ-w linii napowietrznej większość zwarć to zwarcia przemijające, jako ochronę od tych zwarć stosujemy SPZ-Samoczynne Ponowne Załączenie; działanie tej automatyki blokowane jest w następujących przypadkach: załączenia lub wyłączenia linii sterownikiem lub przez telemechanikę przy działaniu automatyki SCO;

-automatyka SCO i SPZ po SCO.

3.Kąt wewnętrzny przekaźnika kierunkowego podać odpowiedni wzór.

W celu wyznaczenia kata wewnętrznego przekaźnika kierunkowego wyznacza się symetralną otrzymanej krzywej. W miejscu przecięcia się tej symetralnej z osią odciętych odczytuje się wartość kąta. Wartość kąta przesunięcia wewnętrznego przekaźnika kierunkowego można wyznaczyć na podstawie znajomości kątów asymptot do krzywej.

Ψ=fi₁(as)+fi₂(as))/2

Kąt przesunięcia wewnętrznego przekaźnika kierunkowego Ψ można uznać za niezależny od wartości przyłożonego napięcia oraz wartości przepływającego prądu. W związku z tym moc potrzebna do zadziałania przekaźnika zależy od wartości kata przesunięcia fi między prądem a napięciem. Przekaźnik ma największa czułość w warunkach, kiedy cos(fi -Ψ)=1, a więc fi=Ψ.

TRAFO

Stosuje się następujące rodzaje zabezpieczeń:

• Od zwarć wewnętrznych

• Od przeciążeń ruchowych

• Od zwarć wewnętrznych w uzwojeniu

• Od uszkodzeń wewnątrz kadzi i od obniżenia

poziomu oleju

• Od zwarć doziemnych

OD ZWARĆ ZEWNĘTRZNYCH

Zadaniem jest odcięcie trafo od źródła zasil. Trafo jest elementem sprzęgającym ze sobą sieci o różnych napięciach, przez to jego zabezpieczenie od zwarć zewn., powinno stanowić rezerwę zdalną zabezp sąsiednich, dalej od źródła położonych elementów układu. Jest również zabezp podstawowym dla szyn zasilanych przez ten trafo, jeśli szyny te nie mają własnego zabezp. Powinny być zasilane z p. prąd zainstalowanych od strony źródła, zas, gdyż dzięki temu stanowią one jednocześnie rezerwę lokalną dla zabezp trafo od zwarć wewnętrznych. Stosujemy tu głównie nadprądowe zwłoczne(może być wyposażone w odpowiednie blokady: napięciową lub prądową)albo zabezp odległościowe.

>=(k_b*k_s*I_max)/k_p*υ_i

I_max- prąd największego obciążenia trafo

k_b- (1,05-1,25)k_s- 0,85

wymagana czułość

I_r<=( k_s*I_zmin)/k_c*υ_i

I_zmin- najmniejszy I zwarcia, występujący na końcu linii najdłuższej

k_c- współczynnik czułości (1,5-2)

Zwłokę czasową wybieramy możliwie jak najkrótszą, tak jednak by zapewnić wybiórczość, w stosunku do innych zabezp.

Zabezp nadprądowe zwłoczne realizuje się w zasadzie jako 3faz, przy wykorzystaniu 3 przekł prąd połączonych w pełną gwiazdę(od strony źródła). Dopuszcza się dla trafo<5MVA wykonanie tego zabezp w uk 2faz, o ile uk ten zapewni właściwą czułość, przy wszelkiego rodzaju spodziewanych zwarciach zewn. W celu poprawienia czułości i lepszego odstrojenia się od prądów przeciążenia wprowadza się blokadę napięciową wykonaną za pomocą przekaźników <U. Takie zabezp odróżnia zwarcia od przeciążeń wskutek tego, że zwarciom towarzyszy zwykle znaczne obniżenie U, w odróżnieniu od przeciążeń.

U_r<=U_min/(k_b*k_p*υ_u)=k_c*U_z

I

I_r>=(k_b*k_s*I_n)/k_p*υ_I

U_min- najmniejsze U ruchowe (0.9-0,95U_n)

U_z-największa wart U zwarcia

K_b-1.1; k_p- 1,2; k_c-(1,3-1,4)

Z ostatniego wzoru wynika, że przez zastosowanie blokady napięciowej uzyskuje się znaczne > czułości zabezp I>.

OD PRZECIĄŻEŃ RUCHOWYCH

Poprzez przeciążenie trafo rozumie się wzrost I, powodujący nadmierne skracanie czasu życia izolacji w wyniku długotrwałego przyrostu temp ponad wartość dopuszczalną dla danej klasy izolacji. Wobec tego, że przeciążenia mają charakter przeważnie symetryczny, wystarcza zabezp 1 fazy. Przekaźnik tego zabezp I>, zasilany jest z przekładnika

prąd wspólnego dla zabezp I> od zwarć zewn.

I_r>=k_b*I_n/k_p

k_b-1.5;; k_p -(0,85-0,9)

Zwłokę czasową tego zabezp dobiera się co najmniej o stopień dłuższą, od największej zwłoki zabezp na odejściu od szyn zbiorczych oraz > od zwłoki zabezp I> od zwarć zewn.

Zabezp od nadmiernego wzrostu temp realizowane jest przez termometry umieszczone w gniazdach termometrycznych w pokrywie trafo. Liczba i rodzaj instalowanych termometrów zależą od mocy trafo.

Mogą tu wystąpić termometry rtęciowe lub oporowe oraz dwustopniowe, dwustykowe z nastawialną wart temp powodującej zamknięcie obw zestyku. Pierwszy stopień powoduje zadziałanie sygnalizacji ostrzegawczej, zaś drugi działa na otwarcie wył.

OD ZWARĆ WEWNETRZNYCH

Jest ono realizowane jako I>> lub jako różnicowe. Różnicowe stosujemy dla trafo o mocy7,5 MVA i > pracujących pojedynczo, oraz dla trafo o mocy 2MVA i > pracującej równolegle, przy łącznej ich mocy 10 MVA i >. W pozostałych przypadkach należy stosować zabezp I >>, które winno być zainstalowane od tej strony, po której występują większe moce zwarciowe. Jako zwarcia wewn określamy zwarcia wewnątrz kadzi trafo oraz na wyprowadzeniach jego uzw. Jako wielkość pomiarową wykorzystuje się I fazowe lub różnicę I tej samej fazy przed i za trafo. Celowość i dopuszczalność stosowania zabezp I>> wynika z dużej różnicy między I mierzonymi po stronie zasilania trafo w przypadku zwarcia przed i za trafo, co pozwala na uzyskanie wybiórczego działania tego zabezp.

W przypadku zasilania trafo z sieci o skutecznie uziemionym „0”, zabezp I>> wykonuje się jako 3faz a w przypadku zas z pozostałych sieci jako 2faz. Zasilane jest ono z tych samych przekładników, co i zabezp od zwarć zewn. I_r dobiera się tak, aby nie działało ono przy zwarciach za trafo oraz przy udarach I magnesującego włączania trafo pod napięcie.

I_r>=k_b'*I_n/k_p

I_r>=k_b*k_s*I_zm/υ_I

k_b'- uwzględnia udar I magnesującego(2-3)

k_b- 1,3-1,6

I_zm- największy I zwarciowy przy zwarciu na szynach

Najprostsze rozw- bezpiecznik, gdzie prąd wkładki topikowej powinien być możliwie mały, ale tak dobrany, aby nie ulegał przepaleniu na skutek działania udarowego I magnes.

Różnicowe wzdłużne

Istotną trudność stanowi taki dobór przekładników prąd, aby przy obciążeniu trafo, I wtórne były sobie równe. Jeżeli różnica I po str wtórnej przekładników przy znam Obciążeniujest >5%, to należy stosować trafo wyrównawcze. Inną trudność stanowi przesunięcie I str pierw względem str wtórnej Przy połączeniach Yd i Dy aby tego uniknąć, łączy się przekł prąd w odpowiednie grupy, których zadaniem jest również utworzenie filtru blokującego dla składowej zerowej I przy zwarciach zewn doziemnych. Największa trudność- występowanie udarowego I magnesującego. Niewrażliwość zabezp różnicowego na udary I magnes - przez wprowadzenie przekaźników blokowanych dużą zawartością 2 harmonicznej występującej w I magnes.

OD USZKODZEŃ WEWN KADZI

Zabezp gazowo-przepływowe dla trafo >1MVA. Są to przekaźniki o działaniu 1 lub 2 stopniowym.

Buchholz. Zależnie od rozmiarów uszkodzenia reaguje on na sygnał lub na wyłączenie trafo. Posiada 2 pływaki: górny reaguje naw przypadku zgromadzenia się dużej ilości gazów i powoduje sygnalizację. Położenie dolnego pływaka jest uwarunkowane szybkim przepływem oleju lub opadnięciem jego poziomu, co powoduje otwarcie wyłącznika. Prędkość rozruch zwykle 100 m/s.

Przypadki nieprawidłowego działania tego zabezp powstają w wyniku nieodpowiedniego nastawienia, braku właściwej konserwacji lub złego stanu przekaźników.

OD ZWARĆ DOZIEMNYCH

W sieciach WN część trafo pracuje z „0” izolowanym, co ma na celu ograniczenie I ziemnozwarciowych. W celu zabezp tych trafo od przepięć występujących w czasie zwarć doziemnych, zaopatruje się je w zabezp reagujące na składową 0 napięcia. Gdy w wyniku zw doziemnego pojawia się U₀ zagrażające izolacji nieuziemionego „0”, następuje zadziałanie przekaźnika napięciowego, który po określonej zwłoce czasowej powoduje otwarcie wyłączników trafo. Zwłokę czasową (po której nastąpi otw wyłączników) wybiera się dłuższą o czas stopniowania od zwłoki czasowej zabezp odejść liniowych od szyn zbiorczych górnego napięcia.

---