Relé de protección y automatización de transformadores de potencia en aceite 110 kV
Los transformadores de aceite de potencia son los equipos más caros para las subestaciones de distribución. Los transformadores están diseñados para una larga vida útil, siempre que funcionen normalmente y no estén sujetos a sobrecargas de corriente inaceptables, picos de tensión y otros modos de funcionamiento no deseados.
Se requieren varios dispositivos de protección y automatización para evitar daños en el transformador, prolongar su vida útil y garantizar su funcionamiento normal.
Considere qué dispositivos de protección y automatización se proporcionan en los transformadores de aceite de potencia.
Protección de gas del transformador
La protección de gas es una de las principales protecciones del transformador. Esta protección está diseñada para desconectar el transformador de 110 kV de la red en caso de fallas internas en el tanque del transformador de potencia.
Este dispositivo de protección se instala en la línea de aceite que conecta el tanque del transformador con su conservador.El elemento estructural principal del relé de gas es un flotador y dos pares de contactos que se conectan cuando se baja el flotador. En funcionamiento normal, el relé de gas está lleno de aceite de transformador y el flotador está en la posición superior con ambos pares de contactos abiertos.
En el caso de un cortocircuito entre vueltas en los devanados del transformador, o en el caso de los llamados Quema de acero (violación del aislamiento de las láminas de acero del circuito magnético), aparecen gases en el tanque, que se forman durante la descomposición de materiales eléctricos bajo la influencia de un arco eléctrico.
El gas resultante ingresa al relé de gas y desplaza el aceite de este. En este caso, el flotador cae y cierra los contactos. Dependiendo de la cantidad de gas acumulado, los contactos pueden cerrarse afectando la señal o desconectando completamente el transformador de la red.
La activación del relé de gas también puede deberse a una disminución significativa del nivel de aceite en el tanque del transformador de potencia, lo que indica la ausencia total de aceite en el conservador. Es decir, este dispositivo también actúa como protección contra la reducción excesiva del nivel de aceite en el transformador.
Protección del tanque del tanque de conmutación de carga
Los transformadores de potencia de 110 kV generalmente tienen un regulador de voltaje en carga (OLTC) incorporado. Interruptor de palanca en carga ubicado en un compartimiento separado del tanque del transformador, aislado del tanque principal por devanados. Por lo tanto, se proporciona un dispositivo de protección separado, un relé reactivo, para este dispositivo.
Todos los fallos en el depósito del cambiador de tomas en carga van acompañados de una descarga de aceite del transformador en el conservador, por lo que, en caso de flujo de aceite, la protección del chorro se activa inmediatamente, desconectando automáticamente el transformador de potencia de la red.
Interruptor de nivel de aceite (RUM)
El relé de gas señala la ausencia total de aceite en el conservador del transformador de potencia, pero es necesario detectar una disminución inaceptable en el nivel de aceite a tiempo; esta función la realiza el relé de nivel de aceite (RUM).
El interruptor de nivel de aceite se instala, por regla general, en el conservador del tanque principal del transformador, así como en el conservador del interruptor de carga. El dispositivo está configurado de tal manera que el flotador, principal elemento estructural del relé, cierra los contactos del relé si el nivel de aceite cae por debajo del valor mínimo permitido para este transformador de potencia.
Este dispositivo de seguridad proporciona una señal para activar una alarma, lo que permite detectar a tiempo una caída en el nivel de aceite.
Protección de transformador diferencial (DZT)
La protección diferencial del transformador (DZT) es la protección principal del transformador y sirve para proteger contra cortocircuitos de los devanados del transformador y de los conductores de corriente que se encuentran en el área de cobertura de esta protección.
El principio de funcionamiento de esta protección se basa en comparar las corrientes de carga de cada uno de los devanados del transformador. En funcionamiento normal, no hay corriente de desequilibrio en la salida del relé de protección diferencial.En caso de cortocircuito bifásico o trifásico, se produce una corriente de desequilibrio: la corriente diferencial y el relé actúan para desconectar completamente el transformador de la red.
El alcance de esta protección son los transformadores de corriente en cada lado de tensión del transformador de potencia. Por ejemplo, en un transformador con tres devanados 110/35/10 kV, la zona de recubrimiento protector, además del propio transformador, incluye una barra (cable) que pasa de los bushings del transformador a corriente 110 kV, 35 kV y transformadores de 10 kV.
Protección de paso de corriente de transformadores.
Para mayor confiabilidad, además de la protección principal del transformador de potencia, se proporciona protección de respaldo - protección de corriente escalonada para cada uno de los devanados.
Para cada uno de los devanados del transformador, por separado protección contra sobrecorriente (MTZ) unos pocos pasos Cada etapa de protección tiene su propio horario de recogida y entrega.
Si el transformador alimenta a muchos consumidores con altas corrientes de entrada, entonces, para evitar operaciones falsas, la protección contra sobrecorriente tiene el llamado bloqueo de voltímetro: bloqueo de protección de voltaje.
Para la selectividad de la operación de protección del transformador, cada una de las etapas de protección tiene un tiempo de respuesta diferente, mientras que las protecciones de transformador básicas anteriores tienen el tiempo de respuesta más corto. Así, en caso de falla del transformador o cortocircuito en la zona de protección, las protecciones principales se activan inmediatamente, y en caso de condición de falla o retiro, el transformador está protegido por protecciones de corriente de respaldo.
Asimismo, las MTZ del transformador de potencia retienen la protección de las conexiones de salida alimentadas por ese transformador, disparándose en caso de falla.
MTZ proporciona protección contra cortocircuitos bifásicos y trifásicos. Para proteger contra fallas a tierra monofásicas, el devanado de alto voltaje de 110 kV tiene protección de corriente de secuencia cero (TZNP).
El devanado de media tensión del transformador de potencia de 35 kV y el devanado de baja tensión de 6-10 kV redes de alimentación con neutro aislado en las que se registran las faltas a tierra monofásicas mediante transformadores de tensión.
La mayoría de las redes de 6-35 kV con neutro aislado operan en un modo en el que una falla a tierra monofásica no se considera una emergencia y, en consecuencia, no se excluye automáticamente de la operación de la protección de falla a tierra. El personal de servicio recibe una señal sobre la presencia de una falla a tierra monofásica y comienza a buscar y desconectar de la red el área dañada, ya que la operación prolongada en este modo es inaceptable.
Se hacen excepciones en los casos en que la exclusión de fallas monofásicas en las redes es necesaria por requisitos de seguridad. En este caso, la protección de falla a tierra puede operar para desconectar completamente el transformador o desconectar uno de sus devanados.
Protección contra sobretensiones del transformador
Para proteger el transformador de sobretensiones, se instalan pararrayos o pararrayos (SPD) en la barra a cada lado del transformador.
Si el transformador opera en modo neutro conectado a tierra en el lado de alta tensión de 110 kV, el neutro se conecta a tierra a través de un pararrayos o pararrayos para proteger el devanado de daños si la tensión excede los valores permisibles en caso de falla en la red de suministro.
Protección adicional del transformador
Para proteger el transformador de potencia, se proporcionan una serie de protecciones adicionales para excluir el desarrollo de pequeños defectos, desviaciones del funcionamiento normal en una situación de emergencia más grande.
Protección de sobrecarga: actúa sobre la señal para reducir rápidamente la carga en el transformador.
El relé de control de temperatura señala un aumento en la temperatura de las capas superiores de aceite por encima de los valores establecidos (permitidos). Esta protección incluye automáticamente sistemas adicionales de refrigeración del transformador, si los hubiere. Por ejemplo, se incluyen los ventiladores de soplado y las bombas para circulación forzada de aceite en los enfriadores. Si la temperatura del aceite aumenta aún más, entonces el relé actúa para desconectar el transformador de la red.
La protección contra sobretensiones desconecta el interruptor del devanado secundario del transformador en caso de caída de tensión a valores inaceptables.
Automatización de transformadores de potencia 110 kV
Si hay dos transformadores en la subestación, cuando el voltaje cae a valores inaceptables o cuando el transformador está desconectado, la protección contra bajo voltaje afecta interruptor de transferencia automática (ATS)… Este dispositivo incluye interruptores seccionales o de barra colectora que proporcionan energía a los consumidores desde una fuente de energía de respaldo: un transformador de energía.
En la entrada de media y baja tensión se pueden implementar interruptores del transformador reconexión automática del disyuntor (AR), restablecimiento por única vez de la alimentación del transformador en caso de desconexión de la acción de una u otra protección.
Si el transformador de potencia es constructivo regulador de voltaje en carga (OLTC), entonces se le puede instalar un Regulador Automático de Voltaje (AVR). Este dispositivo monitorea el voltaje de los devanados del transformador y proporciona una conmutación automática del cambiador de tomas en carga para garantizar el nivel de voltaje requerido de los devanados.