電力トランスフォーマーは、電気伝送と流通ネットワークのバックボーンであり、効率的な長距離電力転送と局所分布のための電圧変換を可能にします。 しかし、これらの重要な資産は、常に絶縁を妥協し、老化を加速し、触媒障害を引き起こすことができる過電圧条件にさらされています。 過電圧保護は、変圧器の信頼性とシステム安定性の礎石です。 この記事では、過電圧と提示に対する変圧器の安全性と、これらのリスクを軽減するための近代的なソリューションに直面している基本的な課題エンジニアが検討しています。

パワートランスの過電圧の性質

変圧器に適用される電圧が設計されている最大動作レベルを超えたときに発生する過電圧条件。 これらのイベントは、2つの広いカテゴリに分類されます。マイクロ秒から数ミリ秒まで続く一時的な過電圧、および一時的過電圧(TOV)、サイクルを秒間持続します。 一時的な過電圧は、通常、落雷スト、切替操作、または故障のクリアによって引き起こされます。 一時的な過電圧は、負荷の断続的要因から、異なるレベルの防御、異なるレベルの防御、異なるレベルの異なる変化を変化させます。

避雷器は、電力システムに高エネルギーサージを注入する最も一般的な外部原因です。シールドワイヤと地上電極でも、誘発電圧は数百キロワットに達することができます。スイッチングサージ、回路遮断器の開閉、切断スイッチ、およびコンデンサーバンクによって生成され、断面および巻き込み断熱を強調する高速フロント波形を生成します。フェールゾール、非線形現象は、転電器および保護を促進します。

内部対外的過電圧

トランス(外部)と内部で生成された過電圧との間の区別も重要です。外部サージは、ネットワークからトランスターミナルに伝播します。部分的な排出や風変りな共鳴から、内部の過電圧は、彼らが外部保護装置を迂回するので、よりまれに、より損傷します。包括的な保護は、両方のパスに対処しなければなりません。

過電圧保護における重要な課題

パワートランスの効果的な保護システムの設計には、いくつかの技術的および操作上のハードルを克服することが含まれます。 これらの課題は、適切なソリューションを選択するために理解する必要があります。

トランジェント対持続的な過電圧の正確な検出

保護リレーは、絶縁体が累積的な損傷を引き起こす可能性がある過電圧を許容し、持続することができる短距離衝動間で区別しなければなりません。高速サンプリング、高度なデジタル信号処理、および時間周波数解析は、迷惑旅行をトリガーすることなく、高速トランジェントをキャプチャする必要があります。従来のRMSベースの電圧リレーは、一時的な過電圧として雷サージを誤認し、不要な切断につながる可能性があります。 インテリジェントなデバイス(IED)は、正確な測定速度と測定速度を向上します。

保護装置の保護装置の調整

サージの防止装置、ギャップのギャップのギャップおよび過電圧のリレーはサージの源に最も近い装置が利用できる間、最初に作動するように調整されなければなりません。 気孔の調整はサージの防止装置で停止リレーのために意味される吸収されたエネルギーで起因するかもしれませんまたは悪化する、リレーは防止装置によって排出されることができる良性のサージのための変圧器をトリップする。 調整は、中継器を調節する圧力調整装置を調節します。 電圧調節装置を調節する機能および時間の選択を調節します。

システム安定性と保護速度

過電圧保護は、絶縁ストレスを最小限に抑えるために迅速に行動しなければなりませんが、早期のトリップは、重要なトランスを除去することにより、電力システムをデスタマイズすることができます。例えば、負荷拒絶によって引き起こされる一時的な過電圧の間に、変圧器を外すと、さらに悪化電圧上昇とケーシングの発生につながる可能性があります。エンジニアは、電圧時間の特性曲線と適応設定を使用して、システム信頼性で保護速度のバランスをとらなければなりません。

コスト、スペース、メンテナンス制約

高品質のサージ防止装置、デジタルリレー、および監視システムは重要な投資を必要とします。 改装プロジェクトでは、スペース制限は、追加の保護装置の設置を制限することができます。 オフショアプラットフォームやリモートサブステーションなどの動作環境は、厳格な信頼性とメンテナンスの制約を課します。 意思決定者は、修理、交換、および損失収入を含むトランス障害の潜在的なコストに対する保護のコストを量る必要があります。

効果的な過電圧保護のためのソリューション

現代の電力システムは、パッシブサージリミットデバイス、アクティブ電圧制御、インテリジェント監視を組み合わせた過電圧に対する層の防御を展開しています。 各層は、包括的な保護を提供するために、他の人を補完します。

サージ・アーレストラー:防衛の最初のライン

トランスターミナルで接続されたサージ防止装置は、トランスエント過電圧を地面に変形させます。 酸化物バリスタ(MOV)の防止装置は、業界標準であり、ほぼ無段階の応答と高エネルギー吸収を提供します。 それらは、システムのわずかな電圧、一時的な過電圧能力に基づいて選択され、予想されるサージ電流。 さらなる高電圧(EHV)トランスの場合、複数の防止装置は、各フェーズに複数の防止装置を配置することができます。 時々、絶縁体の評価またはISO IE 61 EE-5 の調整を従います。

ポリマーハウスの逮捕されたユニットのような新興技術は、より軽量で改善された汚染性能、そしてより良いエネルギー処理を提供します。 雷傾向の領域の変圧器のために、隣接するタワーに設置された送電線の防止装置(TLA)は、さらに、合併症の大きさを減少させます。 しかし、逮捕者は、非常に高速な過渡(VFT)または内部共鳴から保護することはできません。 彼らは他のデバイスに補充する必要があります。

電圧調整とタップチャンガー

オンロードタップチェンジャー(OLTC)と自動電圧レギュレータ(AVR)は、プライマリ電圧変動にもかかわらず、許容限度の範囲内で二次電圧を維持します。 回転比を調整することにより、それらは適度な過電圧のために補償し、持続的な過電圧の損傷のリスクを減らすことができます。 しかし、タップ変更は遅く(秒)であり、過渡に応答することはできません。 それらは、負荷変化や発電機の出力変動によって引き起こされる一時的な過電圧に対して最も効果的です。 現代のOLTCは、より高速な制御のために、より高速に使用されます。

伝送システムでは、マウント原子炉およびコンデンサー銀行は、反動力の流れおよび電圧プロフィールを制御するために切替することができ、間接的に負荷条件の間に過電圧の露出を減らすことができます。 パワーシステム自動化システムは、これらの制御を保護リレーと統合し、過電圧境界が侵害される前に調整された電圧補正を開始します。

インテリジェント監視と保護システム

過電圧保護機能を備えたデジタルリレー(IEDs)は、主に電気機械ユニットを交換しています。 彼らは、瞬時に時間遅れのトリップの両方のために、複数の電圧時間曲線(ANSI 59、27、47)でプログラムすることができます。 高度なIEDは、旅行波の欠陥の位置、部分的な排出監視、および風化温度推定を組み込むことができます。 変圧器のブッシュタップ、電流トランス、および電圧トランスからのリアルタイムデータが、サブステーションに供給し、アラームが変更されると、システムが複雑に変化する、アラームが起こります。

マシン学習アルゴリズムは、調和パターンと高周波コンポーネントを分析することにより、潜在的過電圧障害を検出するために適用されます。クラウドベースのプラットフォームは、部分的な排出や異常スイッチングイベントの増加、予測メンテナンスを可能にするなどの傾向を特定するために、複数のサブステーションからデータを集計し、データを集約します。これらのシステムは、後退分析を、適切な保護設定に提供します。

絶縁材の調整および接地

変圧器タンク、中立およびサージの防止装置の地面の有効な接地は安全に地球に戻ってサージすることを保障するために不可欠です。高度のインピーダンスの接地は圧力絶縁材の潜在的な相違を作成できます。接地格子、装置地上のマットおよび場所の接地システムは一時的な過電圧を減らします。IEEE Std 80はサブステーションのシステム設計を基づかせているのための指針を提供します。さらに、トランスジェントのプログラムのような絶縁材の調整の調査は、あらゆる欠陥の証拠とプログラムを確かめます。

ガス絶縁サブステーション(GIS)のトランスフォーマーのために、切断スイッチ操作によって生成される非常に高速な一時的な過電圧(VFTO)は、フェライトリング、RCスヌーバー、またはトランスブッシュ時に追加のサージ防止剤などの特別な保護措置を必要とします。 これらのソリューションは、特定のGISレイアウトと切り替え条件に合わせて調整されています。

メンテナンスとテストのためのベストプラクティス

保護装置は、必要に応じて動作するように維持されなければなりません。 サージの防止装置は定期的な漏れ電流測定、サーモグラフィー、および部分的な排出分析を受けるべきです。 過電圧リレー設定は、短絡能力または電圧レベルを変更するシステム変更後に検証する必要があります。 トランス絶縁試験(電力要因、キャパシタンス、絶縁抵抗)は、事前の過電圧イベントによって引き起こされる劣化を検知するのに役立ちます。 包括的なテストプログラムには、NERC PRC-005(北アメリカの場合)または同様の機能保護基準が整っています。

コンテンツ

電力トランスフォーマーの過電圧保護は、システム特性、デバイスの調整、および運用制約の慎重な考慮を必要とする多面的な規準です。 第一次課題は、精度の検出、デバイス調整、システム安定性、およびコスト管理の重要な課題です。高品質のサージ防止剤、インテリジェント電圧調整、適応デジタルリレー、および堅牢な接地慣行の組み合わせを介して対処できます。 継続的な監視とデータ分析により、保護システムの有効性が向上し、電力の上昇や電力の上昇を促進します。 これらは、電力の防御システムが、より高水準の低下や、電力の防御を促進します。