ترانسفورماتورهای قدرت ستون فقرات انتقال الکتریکی و شبکه های توزیع هستند که امکان تبدیل ولتاژ برای انتقال قدرت از راه دور کارآمد و توزیع محلی را فراهم می کنند، با این حال، این دارایی های حیاتی به طور مداوم در معرض شرایط پرآشوب قرار دارند که می تواند عایق بندی را به خطر اندازد، پیری را تسریع کند و باعث خرابی های فاجعه بار شود، بنابراین یک سنگ بنای قابل اعتماد بودن و ثبات سیستم است.

طبیعت Overvoltage در ترانسفورماتورهای قدرت

شرایط بیش از حد زمانی بوجود می آید که ولتاژ اعمال شده به یک ترانسفورماتور حداکثر عملکرد خود را بیش از حد طراحی شده است، این حوادث به دو دسته گسترده سقوط می کند: ولتاژهای ترانس، که از میکرو ثانیه به چند ثانیه به چند ثانیه، و ولتاژ موقت (TOVs)، که برای چرخه ها به ثانیه ادامه می یابد.

رعد و برق رایج ترین علت خارجی است، تزریق افزایش انرژی بالا به سیستم قدرت، حتی با سیم های سپر و الکترودهای زمینی، ولتاژهای القا شده می توانند به صدها جهش در انتقال کیلو ولت، تولید شده توسط باز یا بستن شکستن مدار، سوئیچ های قطع شده و بانک های خازن، تولید سریع موج که استرس است که شکاف متقابل و تخلیه بیشتر می تواند یک پدیده های غیر اسیدی ایجاد کند.

داخلی در مقابل، Overvoltage های خارجی

همچنین مهم است که بین بیش از حد پرولتاژهایی که خارج از ترانسفورماتور (external) و کسانی که داخلی تولید شده اند، تمایز قائل شویم.افزایش های خارجی از شبکه به پایانه های تبدیل کننده پخش می شوند.تراژ داخلی، مانند کسانی که از ترشحات جزئی یا پیچ و خم شدن، نادر هستند اما آسیب پذیرتر هستند زیرا آنها از دستگاه های حفاظت جامع جلوگیری می کنند، باید هر دو مسیر را دنبال کنند.

چالش های کلیدی در حفاظت از بیش از حد

طراحی یک سیستم حفاظت موثر برای ترانسفورماتورهای قدرت شامل غلبه بر چندین موانع فنی و عملیاتی است.این چالش ها باید برای انتخاب راه حل های مناسب درک شوند.

تشخیص دقیق تر از Transient vs.banied Overvoltage

رله های حفاظت باید بین انگیزه های کوتاه مدت تمایز قائل شوند که عایق می تواند تحمل و تحمل بیش از حد را تحمل کند که می تواند باعث آسیب های تجمعی شود، نمونه گیری سیگنال های دیجیتال پیشرفته، و تجزیه و تحلیل فرکانس زمان برای جذب سریع ترانسی بدون تحریک سفرهای nuisance کنوانسیون RMS مبتنی بر رله ممکن است از رعد و برق به عنوان یک دقت موج سریع (تغییرات الکترونیکی مدرن) جلوگیری کند.

هماهنگی تجهیزات حفاظت

دستگیری های جراحان، شکاف جرقه و رله های بیش از حد باید هماهنگ شوند تا دستگاه نزدیک به منبع موج اول عمل کند، در حالی که حفاظت از پشتیبان در دسترس است. هماهنگی ضعیف می تواند منجر به شکست دستگیری شدید شود زیرا انرژی جذب شده برای یک رله جریان پایین، یا بدتر، یک انتقال دهنده برای افزایش خوش خیم که می تواند توسط تنظیمات کنترل کننده زمان، انتقال انرژی فعلی، و کنترل کننده، تخلیه، تخلیه انرژی، تخلیه دقیق، تخلیه انرژی، و یا کاهش زمان، تخلیه، تخلیه، تخلیه، تخلیه، نیاز به طور دقیق، انتقال انرژی فعلی، و یا بدتر از آن داشته باشد.

سیستم ثبات و سرعت حفاظت

حفاظت از ولتاژ باید به سرعت برای به حداقل رساندن استرس عایق عمل کند، اما سفر زودرس می تواند با حذف یک ترانسفورماتور انتقادی سیستم قدرت را بی ثبات کند، به عنوان مثال، در طی یک وقفه موقت ناشی از رد بار، حذف ترانسفورماتور می تواند افزایش ولتاژ را تشدید کند و منجر به قطع برق شود. مهندسین باید سرعت را با قابلیت اطمینان سیستم متعادل کنند، اغلب با استفاده از ویژگی های ولتاژ و تنظیمات سازگار.

هزینه، فضا و تعمیر و نگهداری Constraints

دستگیری های با کیفیت بالا، رله های دیجیتال و سیستم های نظارت نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی دارند.در پروژه های مقاوم سازی، محدودیت های فضایی می تواند نصب تجهیزات حفاظت اضافی را محدود کند.محیط های عملیاتی مانند سیستم عامل های دریایی یا ایستگاه های فرعی از راه دور، قابلیت اطمینان و محدودیت های تعمیر را تحمیل می کنند.

راه حل های موثر برای محافظت از Overvoltage

سیستم های قدرت مدرن یک دفاع لایه ای را در برابر بیش از حد گسترش می دهند، که شامل دستگاه های محدود کننده موج منفعل، کنترل ولتاژ فعال و نظارت هوشمند است.هر لایه دیگران را برای ارائه حفاظت جامع تکمیل می کند.

بازداشت کنندگان: خط اول دفاع

بازداشت کنندگان در ترمینال های ترانسفورماتور متصل به بیش از حد گذرا به زمین. متالوکسید varistor (MOV) بازداشت کنندگان استاندارد صنعت هستند، ارائه پاسخ نزدیک به مقاومت و جذب انرژی بالا، آنها گاهی بر اساس ولتاژ ثبت نام سیستم، قابلیت موقت بیش از حد ولتاژ، و انتظار می رود افزایش فعلی برای عایق اضافی (DPR) و یا محدودیت های متعدد، انتقال، گاهی اوقات با سرعت های متعدد، و یا هماهنگی های متعدد.

فن آوری های نوظهور مانند واحدهای دستگیر شده پلیمری وزن سبک تر، بهبود عملکرد آلودگی و کنترل انرژی بهتر را فراهم می کنند.برای ترانسفورماتورها در مناطق رعد و برق، دستگیری خط انتقال (TLA) نصب شده در برج های مجاور، افزایش بیشتر افزایش می یابد، با این حال، بازداشت کنندگان به تنهایی نمی توانند در برابر سرعت ترانس (VFT) یا Reanceson داخلی محافظت کنند؛ آنها باید با دستگاه های دیگر تکمیل شوند.

مقررات ولتاژ و تغییر ضربه

در زمان بارگذاری تغییردهنده های ضربه (OLTC) و تنظیم کنندگان ولتاژ اتوماتیک (AVR) ولتاژ ثانویه را در محدوده قابل قبول حفظ می کنند، علی رغم نوسانات ولتاژ اولیه، آنها می توانند بیش از حد ولتاژ متوسط را جبران کنند و خطر آسیب های پایدار بیش از حد ولتاژ را کاهش دهند، با این حال، تغییرات ضربه آهسته (ثانیه) هستند و نمی توانند به متغیرهای ترانسی که در برابر تغییرات موقت یا تغییرات الکتریکی دقیق تر استفاده می کنند، پاسخ دهند.

در سیستم های انتقال، راکتورهای گریز و بانکهای خازن می توانند به کنترل جریان قدرت واکنشی و مشخصات ولتاژ تبدیل شوند، به طور غیرمستقیم کاهش قرار گرفتن در معرض بیش از حد ولتاژ در طول شرایط بارگذاری نور. سیستم های اتوماسیون سیستم قدرت این کنترل ها را با رله های محافظ ادغام می کنند تا قبل از اینکه آستانه های بیش از حد نقض شوند، اصلاح ولتاژ هماهنگ شوند.

نظارت هوشمند و سیستم های حفاظت

رله های دیجیتال (IEDs) با توابع حفاظت از بیش از حد به طور عمده جایگزین واحدهای الکترومکانیکی شده اند.آنها می توانند با منحنی های چند ولتاژ زمان (ANSI 59، 27 47) برای هر دو سفر فوری و زمان بندی شده، IEDs همچنین شامل مکان خطا سفر، نظارت جزئی و برآورد دما پیچ و خم.

الگوریتم های یادگیری ماشین در حال حاضر برای تشخیص خطاهای بیش از حد مخرب با تجزیه و تحلیل الگوهای هارمونیک و اجزای فرکانس بالا استفاده می شود. پلتفرم های مبتنی بر ابر داده های جمع آوری شده از ایستگاه های متعدد برای شناسایی روند، مانند افزایش ترشحات جزئی یا رویدادهای تغییر غیر طبیعی، امکان نگهداری پیش بینی کننده را فراهم می کنند.

هماهنگی عایق و زمین

زمینه موثر مخزن ترانسفورماتور، خنثی و مناطق بازداشت کننده موج ضروری است برای اطمینان از اینکه جریان های موج بازگشت به زمین امن است. زمین با سرعت بالا می تواند تفاوت های بالقوه ای ایجاد کند که عایق استرس بین شبکه های زمینی، تشک های زمینی، و سیستم ایستگاه زمین سازی نظارت بر برنامه های اتصال مناسب را فراهم می کند.

برای ترانسفورماتورها در ایستگاه های فرعی گاز (GIS)، ولتاژهای بسیار سریع گذرا (VFTO) تولید شده توسط عملیات سوئیچ قطع کننده نیاز به اقدامات حفاظتی ویژه مانند حلقه های فریت، فرستنده های RC، یا دستگیری های اضافی در بوته های تبدیل کننده دارند.این راه حل ها اغلب برای شرایط خاص GIS و تغییر طراحی شده است.

بهترین روش ها برای تعمیر و نگهداری و آزمایش

دستگاه های حفاظت باید حفظ شوند تا اطمینان حاصل شود که آنها در زمان نیاز به عمل می کنند.بازجویان باید تحت اندازه گیری های جاری نشتی دوره ای، ترموگرافی و تجزیه و تحلیل تخلیه جزئی قرار گیرند. تنظیمات رله Overvoltage باید پس از هر گونه تغییر سیستم که تغییر ظرفیت اتصال کوتاه یا سطح ولتاژ شمالی (عامل قدرت، خازن، مقاومت) کمک به تشخیص تخریب ناشی از حوادث قبل از آن (برنامه جامع) و یا استانداردهای حفاظت از اتصال (5) است.

نتیجه گیری

حفاظت از قدرت برای ترانسفورماتورهای قدرت یک نظم چند منظوره است که نیاز به توجه دقیق از ویژگی های سیستم، هماهنگی دستگاه و محدودیت های عملیاتی دارد.چالش های اولیه - تشخیص دقیق، هماهنگی دستگاه، ثبات سیستم و مدیریت هزینه - می تواند از طریق ترکیبی از دستگیری های با کیفیت بالا، تنظیم هوشمند، رله های دیجیتال سازگار، و شیوه های نظارت بر لایه های پایدار، به طور کامل، پشتیبانی از سیستم های سیستم های نفوذ، به عنوان افزایش می دهد.