Inhalt
- Erforderliche Schutzfunktionen für MV-Transformatoren
- Zeichnen der TCC-Kurve für den Transformatorschutz
- Konfigurieren von Relais für den Transformatorschutz
- Relaisparameter für 50P / 51P - Momentan- und Zeitüberstromfunktion
- Relaisparameter für 50G / 51G - Momentan- und Zeiterdungsüberstromfunktion
- Harmonische Zurückhaltung
- Relaiskonfiguration für 49 - Thermische Überlastfunktion
- Ereignisrekorder
- Verweise
Der Autor ist praktizierender Elektrotechniker und hat in seiner beruflichen Laufbahn mehrere Projekte zur Koordinierung des Schutzes durchgeführt.
Transformatoren sind das Herzstück der Stromverteilungsinfrastruktur und ihr Schutz ist entscheidend für den sicheren und zuverlässigen Betrieb.
Dieser Artikel dient als Referenz aus erster Hand für die Implementierung eines zuverlässigen Schutzes für Mittelspannungsverteilungstransformatoren (11 kV - 33 kV) durch handelsübliche Mikroprozessor-MV-Relais (Siemens, Schneider und GE).
Die Schutzphilosophie umfasst drei große Schritte:
- Machen Sie sich mit den Schutzfunktionen vertraut, die für den Transformatorschutz erforderlich sind.
- Zeichnen Sie für diese Funktionen eine TCC-Kurve (Time Current Characteristic).
- Stellen Sie die Relaisparameter so ein, dass sie den aufgezeichneten TCC-Kurven folgen.
Erforderliche Schutzfunktionen für MV-Transformatoren
Die acht wesentlichen Schutzfunktionen, die für den Transformatorschutz erforderlich sind, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Die Funktionen 50G / P und 51G / P sind sowohl auf der HV- als auch auf der LV-Seite erforderlich. Der LV-seitige Schutz kann einen Niederspannungs-Leistungsschalter (LVPCB) anstelle eines Relais verwenden, das von den sekundärseitigen Stromwandlern gespeist wird.
| Schutzfunktion | Beschreibung |
|---|---|
50P | Phase Momentaner Überstrom |
51P | Phasenzeitüberstrom |
50 G | Boden sofortiger Überstrom |
51G | Erdzeitüberstrom |
49 | Thermische Überlastung |
87 | Differentialschutz (für Transformatoren> 10 MVA) |
Zweite harmonische Zurückhaltung | Unterbricht den Relaisbetrieb, wenn der Inhalt der zweiten Harmonischen im Strom erkannt wird. |
Ereignisrekorder | Fehlerereignisrekorder |
Die Schutzschemata demonstrieren diese wesentlichen Schutzfunktionen, wie sie üblicherweise für den Transformatorschutz verwendet werden. Der 87 - Differentialschutz wird zweckmäßigerweise nicht für Transformatoren mit einer Nennleistung von weniger als 10 MVA verwendet, um die Systemkosten zu senken und zusätzliche Komplexität zu vermeiden.
Um die oben genannten Schutzfunktionen auf einen typischen Transformator anzuwenden, müssen wir zunächst die TCC-Kurve zeichnen. Um mit dem Zeichnen der TCC-Kurve des Transformators zu beginnen, müssen die folgenden Eckpfeiler verstanden werden. Transformator-Volllastampere (FLA): Bemessungs-Dauerstromtragfähigkeit eines Transformators bei einer angegebenen Umgebung Einschaltstrom des Transformators: Der magnetisierende Einschaltstrom, den ein Transformator zieht, wenn er erregt wird. Transformator-Schadenskurve: Die thermische und mechanische Betriebsgrenze des Transformators. Jenseits dieser Grenze erleidet der Transformator bleibende Schäden. Als nächstes ist eine Berechnung der obigen drei erforderlich. Transformator-Volllastampere (FLA): Dies ist die Nenn-MVA geteilt durch das Produkt aus Spannung und Quadrat (3). z.B. für einen Transformator mit einer Nennleistung von 3,5 MVA bei 11 kV pri, FLA = 3,5 MVA / 11 kV × 1,732 = 183 Ampere Einschaltstrom des Transformators: Dies wird normalerweise als 8- oder 12-fache FLA angenommen und bei 0,12 Sekunden (06 AC-Zyklen) auf dem TCC-Diagramm aufgezeichnet. z.B. für einen Transformator mit einer Nennleistung von 3,5 MVA bei 11 kV pri, Einschaltstrom = 8 x 183 = 1.464 Ampere. Transformator-Schadenskurve: Gezeichnet gemäß den Standardrichtlinien von IEEE C57.109-1993 für Transformatoren mit flüssigem Eintauchen und IEEE C57.12.59-2001 für Transformatoren vom Trockentyp. Danach ist eine Transformator-Betriebszone zu definieren. Die tatsächliche TCC-Kurve wird dann zwischen dem Betriebs- und dem Schadensbereich oberhalb der FLA- und Einschaltpunkte und unterhalb der Transformatorschadenskurve platziert. Die genaue Position und Charakteristik der Kurve hängt von der Koordination mit anderen vor- und nachgeschalteten Geräten ab, die den Rahmen dieses Artikels sprengt. Sobald Sie die Schutzfunktionen kennen und die TCC-Kurve aufgezeichnet haben, muss diese Kurve jetzt in das Mikroprozessorrelais programmiert werden, damit die Schutzfunktionen wie gewünscht funktionieren. Bei Mikroprozessorrelais müssen bestimmte Parameter über eine proprietäre Software in ihre Register eingespeist werden, die nur für den Hersteller des Relais gilt, damit sie die aufgezeichneten TCC-Kurven genau nachahmen können. Aus einer Bewertung typischer Relais marktführender Hersteller wie der Siemens Siprotec® 7SJ602-Serie, der Sepam®-Serie von Schneider Electric und der GE Multilin®-Serie haben wir die Parameter ausgewählt, die Sie kennen sollten, sowie deren Berechnungsrichtlinien Imitieren Sie genau das TCC-Diagramm Ihrer Wahl im Relais. Sie sollten beachten, dass die genaue Bestimmung der Schutzparameter, die in Relais eingespeist werden sollen, eine Schutzkoordinierungsstudie eines lizenzierten Beraters erfordert, die die Relaiskoordination mit vor- und nachgeschalteten Geräten bewerten kann. Ohne eine Studie basieren diese Parameter auf Schätzungen und Daumenregeln.
Zeichnen der TCC-Kurve für den Transformatorschutz
Temperatur.
Konfigurieren von Relais für den Transformatorschutz
Relaisparameter für 50P / 51P - Momentan- und Zeitüberstromfunktion
Wir zeigen Ihnen nun, wie Sie unsere oben gezeigte Beispiel-TCC-Kurve in einem Mikroprozessor-Relais nachahmen können.
| Relaisparameter | Berechnungsrichtlinie |
|---|---|
Charakterkurve | Kann zwischen sehr inversen, extrem inversen und Standard-inversen Eigenschaften ausgewählt werden. |
Wert abholen | Normalerweise 80 - 120% des Transformators FLA (183 A), im Beispielfall sind es 232 Ampere. Dies ist die vertikale Asymptote der TCC. |
Zeitverzögerung | Eine geeignete Zeitverzögerung ist erforderlich, um die Koordination mit anderen Geräten herzustellen. Einige Relais erfordern einen Zeitwert, der 10 x Ansprechwert auf der TCC-Kurve entspricht, um als dieser Parameter eingefügt zu werden. 0,12 s für die eample TCC. |
Momentaner Aufnahmewert | Dies ist die Vertikelasymptote der bestimmten Zeitkurve, die normalerweise den unteren rechten Teil des TCC-Diagramms darstellt. Sein Wert wird unterhalb des einphasigen Fehlerstroms eingestellt. Zum Beispiel ist TCC 3120 A. |
Sofortige Zeitverzögerung | Die horizontale Asymptote der Zeitkurve. Für die Koordination mit anderen Geräten ist eine geeignete Verzögerung erforderlich. In unserem Beispiel TCC sind es 0,5 s. |
Relaisparameter für 50G / 51G - Momentan- und Zeiterdungsüberstromfunktion
Die erforderlichen Parameter für 50G / 51G-Funktionen folgen den gleichen Empfehlungen wie für 50P / 51P-Funktionen, mit der Ausnahme, dass der Ansprechwert auf ungefähr die Hälfte des für Phasenüberstrom eingestellten Werts und der momentane Ansprechwert unterhalb der Phase gegen Erde eingestellt wird Fehlerstufen.
Harmonische Zurückhaltung
Die harmonische Rückhaltefunktion verhindert, dass das Relais auslöst, wenn Transformatoren erregt werden.
Bei der Erregung der Transformatoren fließt eine große Größe des magnetisierenden Einschaltstroms, der einen signifikanten Gehalt an zweiten Harmonischen enthält. Das Relais kann diesen Nullstrom fälschlicherweise von den Oberwellen als Fehlerstrom und Auslösung bei Erdschluss nehmen, wenn die Oberschwingungsbeschränkung nicht aktiviert ist. Wenn diese Option jedoch aktiviert ist, kann das Relais diesen zweiten Oberschwingungsstrom korrekt als Erregungsereignis erkennen und das Relais zurückhalten Stolpern.
Die Funktion zur Rückhaltung von Oberschwingungen sollte immer dann aktiviert sein, wenn das Relais zum Schutz des Transformators verwendet wird.
Relaiskonfiguration für 49 - Thermische Überlastfunktion
Die 49 - thermische Überlastfunktion wird als Temperaturauslösung für den Transformator verwendet. Ein Widerstandstemperaturdetektor oder Thermistor kann in jede der drei Phasenwicklungsspulen des Transformators eingesetzt werden (Trockentransformatoren werden normalerweise mit Temperaturauslösungen hergestellt), und der Ausgang dieser Thermistoren kann von einer externen Temperatursteuereinheit überwacht werden oder kann fallengelassen werden an den digitalen Eingängen der Relais. Digitale E / A können dann so konfiguriert werden, dass sie dem Relais einen logischen Auslösebefehl geben. Die meisten modernen numerischen Relais verfügen über mehrere digitale Ein- und Ausgänge zur Implementierung von Logikfunktionen.
Typische Temperaturregler betreiben die Lüfter mit einem festen Sollwert und lösen das Relais aus, wenn die Wicklungstemperatur weiter ansteigt. Der Sollwert wird normalerweise während der Inbetriebnahme programmiert.
Ereignisrekorder
Ereignisrekorder zeichnen die auftretenden Fehlerereignisse auf. Sie sollten auch für alle Schutzfunktionen aktiviert sein.
Verweise
- IEEE Std C37.91 - 2000, Leitfaden zum Schutzrelais von Leistungstransformatoren.
- IEEE Buff Book, Std 242 - 2001, Schutz und Koordinierung industrieller und kommerzieller Stromversorgungssysteme.
- J.L. Blackburn, T.J. Domin, Schutzrelais sowie Prinzipien und Anwendungen. CRC Drücken Sie.
- Thomas P. Smith P.E., Das ABC der Überstromkoordination.
Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.
