Relais de protection et automatisation des transformateurs à huile de puissance 110 kV

Les transformateurs à huile sont les équipements les plus chers pour les sous-stations de distribution. Les transformateurs sont conçus pour une longue durée de vie, à condition qu'ils fonctionnent normalement et ne soient pas soumis à des surcharges de courant inacceptables, des surtensions et d'autres modes de fonctionnement indésirables.

Divers dispositifs de protection et d'automatisation sont nécessaires pour éviter d'endommager le transformateur, prolonger sa durée de vie et assurer son fonctionnement normal.

Considérez quels dispositifs de protection et d'automatisation sont fournis dans les transformateurs à huile de puissance.

Protection gaz transformateur

La protection gaz est l'une des principales protections du transformateur. Cette protection est conçue pour déconnecter le transformateur 110 kV du réseau en cas de défauts internes dans la cuve du transformateur de puissance.

Ce dispositif de protection est installé dans la conduite d'huile qui relie la cuve du transformateur à son conservateur.L'élément structurel principal du relais à gaz est un flotteur et deux paires de contacts qui sont connectés lorsque le flotteur est abaissé. En fonctionnement normal, le relais gaz est rempli d'huile de transformateur et le flotteur est en position haute avec les deux paires de contacts ouverts.

En cas de court-circuit entre spires dans les enroulements du transformateur, ou dans le cas de ce que l'on appelle Acier brûlant (violation de l'isolation des tôles d'acier du circuit magnétique), des gaz apparaissent dans le réservoir, qui se forment lors de la décomposition de matériaux électriques sous l'influence d'un arc électrique.

Le gaz résultant pénètre dans le relais de gaz et en déplace l'huile. Dans ce cas, le flotteur descend et ferme les contacts. Selon la quantité de gaz accumulé, les contacts peuvent se fermer, affectant le signal ou déconnectant complètement le transformateur du réseau.

L'activation du relais de gaz peut également être due à une diminution importante du niveau d'huile dans le réservoir du transformateur de puissance, ce qui indique l'absence totale d'huile dans le conservateur. C'est-à-dire que ce dispositif agit également comme une protection contre une réduction excessive du niveau d'huile dans le transformateur.

Protection de réservoir de réservoir de commutation de charge

Les transformateurs de puissance de 110 kV ont généralement un régulateur de tension en charge (OLTC) intégré. Interrupteur à bascule en charge situé dans un compartiment séparé de la cuve du transformateur, isolé de la cuve principale par des enroulements. Par conséquent, un dispositif de protection séparé - un relais réactif - est fourni pour cet appareil.

Toutes les pannes dans le réservoir du changeur de prises en charge s'accompagnent d'une décharge d'huile du transformateur dans le conservateur, par conséquent, en cas d'écoulement d'huile, la protection contre les jets s'active immédiatement, déconnectant automatiquement le transformateur de puissance du secteur.

Contacteur de niveau d'huile (RUM)

Le relais de gaz signale l'absence totale d'huile dans le conservateur du transformateur de puissance, mais il est nécessaire de détecter une diminution inacceptable du niveau d'huile dans le temps - cette fonction est assurée par le relais de niveau d'huile (RUM).

L'interrupteur de niveau d'huile est installé, en règle générale, dans le conservateur du réservoir principal du transformateur, ainsi que dans le conservateur de l'interrupteur de charge. L'appareil est configuré de telle sorte que le flotteur, l'élément structurel principal du relais, ferme les contacts du relais si le niveau d'huile tombe en dessous de la valeur minimale autorisée pour ce transformateur de puissance.

Ce dispositif de sécurité fournit un signal pour activer une alarme, ce qui permet de détecter à temps une baisse du niveau d'huile.

Protection du transformateur différentiel (DZT)

La protection différentielle du transformateur (DZT) est la protection principale du transformateur et sert à protéger contre les courts-circuits des enroulements du transformateur et des conducteurs de courant qui se trouvent dans la zone de couverture de cette protection.

Le principe de fonctionnement de cette protection repose sur la comparaison des courants de charge de chacun des enroulements du transformateur. En fonctionnement normal, il n'y a pas de courant de déséquilibre à la sortie du relais de protection différentielle.En cas de court-circuit biphasé ou triphasé, un courant de déséquilibre se produit - le courant différentiel et le relais agissent pour déconnecter complètement le transformateur du réseau.

La portée de cette protection est les transformateurs de courant de chaque côté tension du transformateur de puissance. Par exemple, dans un transformateur à trois enroulements 110/35/10 kV, la zone de revêtement de protection, en plus du transformateur lui-même, comprend un bus (câble) qui passe des traversées du transformateur au courant 110 kV, 35 kV et transformateurs 10 kV.

Protection des échelons de courant des transformateurs

Pour une plus grande fiabilité, en plus de la protection principale du transformateur de puissance, une protection de secours est fournie - protection de courant étagée pour chacun des enroulements.

Pour chacun des enroulements du transformateur, séparément protection contre les surintensités (MTZ) quelques pas. Chaque niveau de protection a son propre temps de prise en charge et de retour.

Si le transformateur alimente de nombreux consommateurs avec des courants d'appel élevés, alors pour éviter les fausses opérations, la protection contre les surintensités a un blocage dit de voltmètre - blocage de protection de tension.

Pour la sélectivité du fonctionnement de la protection du transformateur, chacun des étages de protection a un temps de réponse différent, tandis que les protections de transformateur de base ci-dessus ont le temps de réponse le plus court. Ainsi, en cas de panne du transformateur ou de court-circuit dans la zone de protection, les protections principales se déclenchent immédiatement, et en cas de panne ou de condition de retrait, le transformateur est protégé par des protections de courant de secours.

De plus, les MTZ du transformateur de puissance conservent la protection des connexions sortantes alimentées par ce transformateur, se déclenchant en cas de défaut.

MTZ offre une protection contre les courts-circuits bi et triphasés. Pour se protéger contre les défauts à la terre monophasés, l'enroulement haute tension 110 kV dispose d'une protection contre les courants homopolaires (TZNP).

L'enroulement moyenne tension du transformateur de puissance 35 kV et l'enroulement basse tension 6-10 kV des réseaux d'alimentation avec un neutre isolé dans lequel les défauts à la terre monophasés sont enregistrés par des transformateurs de tension.

La plupart des réseaux 6-35 kV avec un neutre isolé fonctionnent dans un mode dans lequel un défaut à la terre monophasé n'est pas considéré comme une urgence et, par conséquent, n'est pas automatiquement exclu du fonctionnement de la protection contre les défauts à la terre. Le personnel de service reçoit un signal indiquant la présence d'un défaut à la terre monophasé et commence à rechercher et à déconnecter du réseau la zone endommagée, car un fonctionnement prolongé dans ce mode est inacceptable.

Des exceptions sont faites dans les cas où l'exclusion des défauts monophasés dans les réseaux est nécessaire pour des raisons de sécurité. Dans ce cas, la protection contre les défauts à la terre peut fonctionner pour déconnecter complètement le transformateur ou déconnecter l'un de ses enroulements.

Protection contre les surtensions du transformateur

Pour protéger le transformateur contre les surtensions, des parafoudres ou des parafoudres (SPD) sont installés sur le bus de chaque côté du transformateur.

Si le transformateur fonctionne en mode neutre mis à la terre côté haute tension 110 kV, le neutre est relié à la terre via un parafoudre ou un parafoudre pour protéger l'enroulement contre les dommages si la tension dépasse les valeurs admissibles en cas de défaut dans le réseau d'approvisionnement.

Protection supplémentaire du transformateur

Pour protéger le transformateur de puissance, un certain nombre de protections supplémentaires sont fournies pour exclure le développement de petits défauts, des écarts par rapport au fonctionnement normal dans une situation d'urgence plus importante.

Protection contre les surcharges - agit sur le signal pour réduire rapidement la charge sur le transformateur.

Le relais de contrôle de température signale une augmentation de la température des couches d'huile supérieures au-dessus des valeurs définies (admissibles). Cette protection inclut automatiquement les systèmes de refroidissement supplémentaires du transformateur, le cas échéant. Par exemple, les ventilateurs de soufflage et les pompes de circulation forcée de l'huile dans les refroidisseurs sont inclus. Si la température de l'huile augmente encore plus, le relais agit pour déconnecter le transformateur du réseau.

La protection contre les surtensions coupe le disjoncteur de l'enroulement secondaire du transformateur en cas de chute de tension à des valeurs inacceptables.

Automatisation des transformateurs de puissance 110 kV

S'il y a deux transformateurs dans la sous-station, lorsque la tension chute à des valeurs inacceptables ou lorsque le transformateur est déconnecté, la protection contre les sous-tensions affecte commutateur de transfert automatique (ATS)… Cet appareil comprend des interrupteurs sectionnels ou de jeu de barres alimentant les consommateurs à partir d'une source d'alimentation de secours - un transformateur de puissance.

Sur l'entrée moyenne et basse tension, des interrupteurs du transformateur peuvent être implémentés réenclenchement automatique du disjoncteur (AR), restauration ponctuelle de l'alimentation du transformateur en cas de déconnexion de l'action de l'une ou l'autre protection.

Si le transformateur de puissance est constructif régulateur de tension en charge (OLTC), alors un régulateur de tension automatique (AVR) peut être installé pour cela. Cet appareil surveille la tension des enroulements du transformateur et assure la commutation automatique du changeur de prises en charge pour garantir le niveau de tension requis des enroulements.