Майға батырылған трансформаторды қорғау: Бухгольц реле, артық ток және дифференциалдық сипаттамалар — сатып алушыларға белгілі болуы керек

Чилиялық көмір өндірушісінің сатып алу басшысы бізге шілдеде сұрақ қойды — бұл сұрақ сатушылардың күткенінен гөрі жиі қойылады: егер ол өндірістен 15 МВА мұнайға батыру трансформаторы тапсырса, қорғаныс құрылғысы қосымша тапсырылған ба, әлде оны жеке тауып алу керек пе? Қысқаша жауап — екеуі де. Резервуарға орнатылған құрылғылар құрылғымен бірге жіберіледі, бірақ реле параметрлері, ток трансформаторының коэффициенттері мен ажырату логикасы сатып алушының қорғаныс инженерімен бірлесіп анықталады — ал бізге хабарланатын көптеген алаңдаушылықтар осы қолжетімділіктің берілуіне, трансформатордың өзіне емес, байланысты.

Қорғау бір себептен болады: ішкі ақаулық резервуардың ұзақ уақыт бойы сақтай алмайтын энергия өндіреді. Типтік 7% импеданстың болуы кезінде терминалдардағы қысқа тұйықталу токты номиналдық мәннен он төрт еседен астам етіп арттырады. Резервуар ішіндегі орамның қысқа тұйықталуы осы энергияны миллисекунд ішінде майға береді. Қорғау жүйесінің міндеті — оқиғаны ерте анықтау (электрлік, гидравликалық немесе жылулық әдіспен) және резервуар жарылып кетпеуі немесе май жанбауы үшін құрылғыны ажырату.

 

Майға батырылған трансформаторға шығарылатын нақты қорғау қандай?

Трансформатор қорғанысы бір мұнайға батыру трансформаторы екі топқа бөлінеді. Біріншісі — резервуарға орнатылған құрылғылар: негізгі резервуар мен консерватор арасындағы құбырда орналасқан Бухгольц газ реле, резервуар қақпағындағы қысымды босату құрылғысы, май температурасы мен орам температурасын көрсететін индикаторлар (қауіп белгісі үшін контакттармен), сондай-ақ май деңгейін көрсететін шкала. Екіншісі — шкаф немесе қосалқы станция панеліндегі сыртқы қорғаныс релелері: басты жағындағы автоматты өшіргішті іске қосатын артық ток, дифференциалды және жерге қосылу ақауы функциялары.

Бұл бөліну сатып алушылар үшін маңызды. Резервуарға орнатылған құрылғылар трансформатордың қамтылу аймағына кіреді — зауыт оларды орнатады, сымдайды және сынақтан өткізеді. Сыртқы реле схемасы әдетте жобаның қорғаныс философиясында анықталады, ал оның параметрлері коммуналдық қызмет немесе EPC-ның қорғаныс инженеріне тиесілі. Біз ең көп кездестіретін кемшілік: сатып алушы зауыттың қамтылу аймағы релелердің ықпалдасуын қамтиды деп ойлайды, ал қорғаныс инженері трансформатордың толығымен сымдалған қорғаныс панелімен келгенін қабылдайды. Екеуі де қате болады, сондықтан іске қосу процесі тоқтайды.

 

Бухгольц реле: тек қана ыдыстың ішіне қарауға мүмкіндік беретін құрылғы

The Бухгольц релеcін оның қалыпты жұмыс істеу кезінде маймен толтырылған негізгі ыдыс пен консерваторды қосатын трубада орналасады. Ол екі түрлі ақау белгілерін анықтайды. Бавырлы ақаулар — изоляцияның старение болуы, бекітпелердің шашылуы, аздап дерлік зарядталған разрядтар — газ түзуіне әкеледі, ол жоғары көтеріліп, реле камерасында жиналады. Газ көлемі бірінші саты порогына жеткен кезде, поплавок төмен түсіп, сигнал беру контактісін жабады. Катушкалар арасындағы фаза-фаза қысқа тұйықталу сияқты қатты ақаулар трубада май ағынын қоздырады. Ағын жапқыштың орнын ауыстырып, трип контактісін электрлік өлшеулерден әлдеқайда тез жабады.

Біздің сынақ залымызда, әрбір Бухгольц релеcін орнатылмас бұрын сынақ үстелінде сыналады. Қозғалтқыш майының кірісі арқылы ауа енгізіп, тревога поплавогы белгіленген газ көлемінде жұмыс істейтінін тексереміз, сосын қосқыш контактісі тұйықталатынын және сымдар маршалдық қорапқа жететінін растау үшін қысымдық сынақ өткіземіз. Контакт сымдарының суреті FAT құжаттамасына салынады, себебі алыстағы объектіде қате қосылған тревога контакты техниканың іздеуге бүкіл бір күнін алуы мүмкін. Бұл кішкентай нәрсе сияқты көрінеді. Бұл — бірінші ақаулық тревога немесе қажетсіз қосқышқа түсетінін шешетін кішкентай нәрсе.

Qurғақтық орнату ерекшелігі — бұл газ релеінің атағын қалыптастыратын жер. Реле деңгейде орнатылуы керек, оның бағыттаушысы консерваторға қарай көрсетілуі керек — қалыпты жұмыс кезінде май осы бағытта ағады, ал газ да осы бағытта жылжиды. Біз бір рет реленің фланецтік сақиналарымен ауа қуысы қалдырылған объектіге бардық; апаттан пайда болмаған жинақталған газға байланысты тревога бір аптадан кейін іске қосылды. Май сынамасын алу нүктесі мен реленің сынақ клапаны — бұл екі құрылғы бірінші жылы пайдаланылатындықтан, құрылғы қорапқа салынғаннан бұрын орналасуын анықтаған дұрыс.

 

Артық ток пен Дифференциалды қорғау: Құрылғы нөмірлерінің мағынасы

Сыртқы реле қорғау ANSI/IEEE құрылғы нөмірлерінде сөйлейді, ал сіз тарату класының әрбір тапсырысында кездестіретін үш нөмір — 50, 51 және 87T. 50анықталған уақытта іске қосылатын артық ток: ол жүктемеден әлдеқайда жоғары апат тогында тез іске қосылады. 51уақыт-кешіктірілген ағын: ол төменгі деңгейдегі құрылғылармен ықпалдастырылады, сондықтан желіде ақаулық болған кезде ақаулық трансформаторда емес, желіде жойылады. 87T трансформатордың дифференциалды қорғанысы: ол біріншілік орамаға кіретін токты екіншілік орамадан шығатын токпен салыстырады; бұл токтар екі жағындағы ток трансформаторлары (CT) арқылы өлшенеді және екі ток сәйкес келмей қалған кезде қорғаныс іске қосылады — бұл резервуар ішіндегі орамалардағы ақауларды анықтаудың ең тез және сенімді әдісі.

The Электр энергиясын трансформаторлар арқылы қорғауға арналған IEEE нұсқауы (IEEE C37.91-2021) құжатының қолданылу аясына 5 МВА-дан жоғары номинал қуаты бар және 10 кВ-тан жоғары кернеуде жұмыс істейтін үш фазалы трансформаторлар кіреді; сонымен қатар, осы деңгейде толық қорғаныс схемасы — дифференциалды қорғаныс кіретін — ұсынылады. Одан төменгі деңгейлерде жиі қолданылатын практика — балқытқыштар немесе ықпалдастырылған ағын қорғаныс релелері; сондықтан кіші тарату трансформаторында дифференциалды қорғаныс сирек кездеседі, ал 15 МВА қуаты бар күштік трансформаторда ол міндетті түрде болуы керек. Егер сіздің қорғаныс инженеріңіз осы өлшемнен жоғары трансформаторға дифференциалды қорғаныс қажеттілігін талап етпеген болса, себебін сұраңыз. Бұл нұсқау — қоғамға ашық сілтеме материал, сондықтан келесі RFQ-ңызға дейін оқып шығу пайдалы болады.

Параметрді орнату философиясы өзіндік тақырыбы болып табылады, бірақ әрбір сатып алушының лексиконда болуы керек бір сан — трансформатордың ішкі ток ұшығы. Трансформатор мұнайға батыру трансформаторы қосылған кезде магниттейтін ток бірнеше цикл бойына дейін номиналды токтың сегізден он екі есесіне дейін жетуі мүмкін, сосын төмендейді. Бұл деңгейден төмен орнатылған лездік ашық ток элементі әрбір қалыпты қосылу кезінде құрылғының жұмысын тоқтатады. Сондықтан 50-элементтер ішкі ток ұшығынан жоғары орнатылады немесе қосылу кезінде қысқа уақытқа блокталады, 51-элементтер төменгі деңгейдегі желілік қорғаныспен координацияланады, ал дифференциалды реле гармоникалық шектеу қолданады — ол ішкі ток ұшығын елемейді, бірақ шынымен ішкі ақаулықты анықтайды. Бұл параметрлерді сатушы таңдамайды; оларды қорғаныс инженері таңдайды. Трансформатор зауыты ұсыруға тиіс — координациялық зерттеуді жүзеге асыруға мүмкіндік беретін сынақ деректері: импеданстық көрсеткіш, қанығу қисығы, жүктемесіз жұмыс кезіндегі шығын.

 

Қысымды босату, температура және май деңгейі: Қалған схема

Сіздің техникалық сипаттамаңызға тағы үш резервуарға орнатылған құрылғыны қосу керек. Қысымды босату құрылғысы — ішкі қысым газ релеcінің жауап беру қабілетінен тезірек өскен кезде резервуардан қысымды шығаратын құрылғы; оны схеманың механикалық қауіпсіздік клапаны деп елестетуге болады. Май температурасын көрсететін құрылғы мен орам температурасын көрсететін құрылғы — тревога және ажырату контакттарымен жабдықталған, әдетте олар орташа орам температурасының 65 K-ге көтерілуіне сәйкес келетін жоғарғы май температурасы бойынша орнатылады. Май деңгейін көрсететін құрылғы — төмен деңгейде тревога береді және газ релеcі анықтай алмайтын баяу соруларды анықтайды, себебі консерватордың толығымен босауы әдетте қорғаныс оқиғасына айналғаннан бұрын техникалық қызмет көрсету мәселесі болып табылады.

Bir RFQ nүктесі мұнда: байланыс тізімін сұраңыз. Әр құрылғышта қанша резервті тревога және өту контакттары болуы керектігін көрсетіңіз, контакттар панеліңіздің тұрақты ток басқару кернеуіне (24, 48, 110 немесе 220 В тұрақты ток — осы кернеулер ең кең тараған) есептелген бе, сонымен қатар маршалдық қорапта терминалдық блоктар, қыздырғыш және гильзалық тақталар бар ма. Жеткізілгеннен кейін контакттарды қосымша орнату өте қымбатқа түседі. Оларды көрсету RFQ-да бір ғана жолды алады.

 

Қорғаудың жұмыс істеуін дәлелдейтін зауыттық сынақтар

Қорғау тек оның артындағы сымдарға тәуелді, сондықтан біз екі рет сынақ жүргіземіз. Бірінші кезекте IEEE C57.12.00 : қатынасы, полярлығы, орам кедергісі, жүктемесіз және жүктемелі жоғалту, импеданстық және диэлектрлік сынақтар. Содан кейін стандарттық рутиндық сынақ тізімінде ешқашан көрсетілмейтін қорғау тексерістері: ТТ полярлығы мен қатынасын растау, әрбір тревога контактынан маршалдық қораптың терминалдарына дейінгі тұтастық және біріншілік инжекциялық сынақ — бұл кезде біз ТТ-лер арқылы ток өткіземіз, сондықтан реле дұрыс шама мен бағытты көреді.

 

 

Өткен жылы клиенттің үшінші тараптық инспекторы Оңтүстік-Шығыс Азияға жіберілетін 20 МВА қондырғысында біріншілік инжекцияны бақылауды сұрады. Бұл сынақ маршалдық қорап ішіндегі бір ТТ екіншілік орамының полярлығы кері қосылғанын анықтады. Оны зауытта анықтаған кезде оны түзету екі сағатты қажет етті. Ал егер оны объектіде анықтаса, бірінші рет қосылған кезде дифференциалдық қорғаныс қате жұмыс істеп, ешкімнің қаламайтын талаптар талқылауына әкелер еді. Сондықтан СЖС-тың (зауыттағы сынақ) қорғаныс бөліміне сынақ есебіндегі жоғалту көрсеткіштеріне берілетіндей назар аудару керек.

Саналық реле енді электромеханикалық құрылғылардың қабырғасын қажет еткен жұмысты орындайды, сонымен қатар көптеген жобалар релелердің деректерін тек құсқыштық контакт арқылы емес, Modbus немесе IEC 61850 протоколдары бойынша алады. Қандай протоколды таңдасаңыз да, зауыттағы негізгі сұрақ өзгермейді: қорғаныс тізбегі CT терминалдарынан бастап айырғыштың үзу орамына дейін толықтай сынақтан өткен бе? Рела дұрыс конфигурацияланған болса да, CT екіншілік тізбегі ашық немесе үзу сымы қате терминалға қосылса, ол үзуге әрекет етпей қалуы мүмкін — сондықтан FAT кезінде толықтай сынақ өткізу осы сынақты объектіде өткізуге қарағанда он есе арзан.

 

Сіздің RFQ-ңызға енгізілетін алты сұрақ

1. Қорғаныс құрылғыларының қайсысы зауытта орнатылған және сымдалған, ал қайсысы бос күйінде жіберіледі?
2. Бухгольц релесі: бренді және модельі; тревога мен үзу сатылары зауытта сынақтан өткен бе, FAT файлында суреттері бар ма?
3. CT-лер: коэффициенті, дәлдік класы (мысалы, 5P20 қорғаныс класы) және полярлық схемасы сызбаларға енгізілген бе?
4. Температура, май деңгейі және қысым құрылғылары SCADA қосылуы үшін қосымша контакттарға ие ме?
5. Зауыттың сынақ есебінде CT біріншілік инжекциясы мен тұрақтылықты тексеру көрсетілген бе, әлде тек қалыпты электрлік сынақтар ғана көрсетілген бе?
6. Бірлікке қосымша қорғаныс құжаттары (сыйымдылық схемалары, реле нұсқаулықтары, сынақ сертификаттары) жабдықталады ма?

Бұл іс жүзінде неге маңызды екенін төменде түсіндіреміз. Біз Орта Шығыста жұмыс істейтін қолданушы-сатушының әрбір астыңғы станция тапсырысы бір реле платформасы мен бір жиынтық контактік сипаттамалары бойынша стандартталған. Біздің жағынан бұл стандарттау — әрбір бірлік үшін бірдей сымдарды орналастыру кестесін, бірдей сынақ әдісін және бірдей қосымша бөлшектер тізімін білдіреді, бұл FAT мерзімін қысқартады және оның іске қосу тобына берілуін болжауға мүмкіндік береді.

Ryan Electric 2007 жылдан бастап 120 000 м² аумақта тарату және күштік трансформаторларды шығарады, ал 2023 жылдан басталған Eaton компаниясымен серіктестігі біздің компоненттерді сатып алу және FAT бақылауын глобалды электр желілерінің күтетін талаптарына сәйкес ұстауға көмектеседі. Жоғарыда аталған процестерді 37 патент пен UL, CSA, IEEE, DEKRA және CNAS сертификаттары қолдайды — бірақ олардың ешқайсысы сіздің қорғаныс инженеріңіздің параметрлерін алмастырмайды, бірақ оның жұмысын жеңілдетеді.

Егер сіз мұнайға батыру трансформаторы электр желісі, қазбалар немесе өнеркәсіптік жоба үшін анықтайтын болсаңыз, сұранысыңызбен қоса жүктеме деректеріңізді, жүйе кернеуіңізді және қорғаныс философияңызды бізге жіберіңіз. Біздің инженерлеріміз сіз сатып алу тапсырысын бергенше қорғаныс аясын, сынақ бағдарламасын және құжаттама жинағын растайды. Біздің байланыс бетін пайдаланыңыз немесе тікелей баға сұрауын тапсырыңыз, сонда біз сізге брошюр емес, жауаптар әкелеміз.

Автор туралы бұл нұсқаулық 2007 жылы құрылған, Қытайдың Ryan Electric трансформатор өндірушісінің инженерлік және экспорттық тобы құрған. Топ Солтүстік Америка, Оңтүстік-Шығыс Азия, Орта Шығыс және Африка бойынша коммуналдық, EPC және өнеркәсіптік сатып алушыларға қолданбалы инженерлік, сертификаттау қолдауы және зауыттық сынақ құжаттамасын ұсынады.