Veelgemaakte fouten bij het upgraden van beschermingsprogramma's

Luister naar het onderzoek
0:00 0:00
Veelgemaakte fouten bij het upgraden van beschermingsprogramma's
LZJ8-10 Huidige Transformator 10kV Binnen HV CT - 5-1000A 0.2S 0.5S 10P Klasse 100×In Thermisch 250×In Dynamisch 12 42 75kV Epoxyhars GB1208 IEC60044-1
Huidige transformator (CT)

Inleiding

Upgrades van beveiligingssystemen in middenspanningsstations behoren tot de technisch meest veeleisende inbedrijfstellingsactiviteiten in de energietechniek - en tot de meest foutief uitgevoerde activiteiten. Het relais wordt vervangen, de instellingen worden opnieuw berekend, de inbedrijfstellingstest is geslaagd en het onderstation wordt weer in gebruik genomen. Drie maanden later treedt er een storing op en werkt de beveiliging niet goed. Uit het onderzoek blijkt dat het relais perfect was gespecificeerd en correct was ingesteld, maar dat de stroomtransformatoren die het voedden nooit opnieuw zijn geëvalueerd op compatibiliteit met het nieuwe beveiligingssysteem en dat de meetfouten die de beveiligingsfout veroorzaakten al aanwezig waren vanaf de eerste dag dat het verbeterde systeem in bedrijf was.

Het directe antwoord is dit: de meest voorkomende en meest resulterende fouten bij het upgraden van beveiligingsschema's zijn niet fouten bij het instellen van het relais, maar CT-meetfouten die optreden omdat technici de bestaande CT-installatie behandelen als een vaste, geverifieerde ingang voor het nieuwe beveiligingsschema in plaats van als een component die opnieuw moet worden geëvalueerd, opnieuw moet worden getest en opnieuw moet worden bevestigd aan de hand van de meetvereisten, belastingskarakteristieken en vereisten voor transiënte prestaties van het nieuwe relais, die bijna altijd verschillen van die van het relais dat wordt vervangen.

Voor beveiligingsingenieurs van onderstations, projectmanagers van middenspanningsupgrades en veiligheidskritische inbedrijfstellingsteams die verantwoordelijk zijn voor upgrades van beveiligingsschema's, identificeert deze gids elke significante CT-meetfout die optreedt tijdens upgrades van beveiligingsschema's - en biedt de engineeringmethodologie om elke fout te voorkomen.

Inhoudsopgave

Waarom worden bestaande CT's incompatibel wanneer beschermingsschema's worden bijgewerkt?

Vergelijking van een oud elektromechanisch relaisschema met hoge belasting versus een nieuw numeriek relaisschema met lage belasting, ter illustratie van de mismatch in de kenmerken van het secundaire CT-circuit tijdens een upgrade van de beveiliging van een onderstation.
Visualisatie van CT Secundair Circuit Mismatch in Beveiligingsupgrades

De aanname dat bestaande CT's volledig compatibel blijven met een nieuw beveiligingsrelais is de basisfout van de meeste upgrade-projecten voor beveiligingssystemen. Het lijkt redelijk - de verhouding van de CT is niet veranderd, de primaire stroom is niet veranderd en de CT heeft zijn laatste onderhoudstest doorstaan. Wat wel veranderd is, is het relais - en het relais bepaalt de meetomgeving waarin de CT moet werken.

Elk beveiligingsrelais vormt een specifieke belasting voor het secundaire circuit van de CT. Elk beveiligingsrelais heeft specifieke vereisten voor transiënte prestaties die de nauwkeurigheidslimietfactor (ALF) van de CT bepalen die nodig is voor een correcte werking tijdens storingen. Elk beveiligingsrelais heeft een specifiek meetalgoritme - RMS, fasor met fundamentele frequentie of piekdetectie - dat een verschillende wisselwerking heeft met de vervorming van de secundaire CT-golfvorm. Wanneer het relais verandert, veranderen alle drie deze parameters tegelijkertijd en de bestaande CT voldoet mogelijk aan geen van deze parameters.

Belangrijke technische parameters die veranderen als een beveiligingsrelais wordt vervangen:

  • Secundaire last (VA): Moderne numerieke beveiligingsrelais hebben een belasting van 0,025-0,1 VA bij 1 A secundair.1 - tien tot veertig keer lager dan de belasting van 1-5 VA van de elektromechanische relais die ze vervangen; deze dramatische verlaging van de belasting verandert het werkpunt van de CT op zijn bekrachtigingscurve en kan onverwacht gedrag van de CT tijdens storingen veroorzaken.
  • Nauwkeurigheidslimietfactor (ALF) vereiste: De specificatie van de transiënte prestaties van het nieuwe relais definieert de minimale ALF van de CT die vereist is voor correcte werking bij maximale foutstroom; als de ALF van de bestaande CT bij de belasting van het nieuwe relais lager is dan vereist, zal de CT verzadigen voordat het relais een correcte beveiligingsbeslissing kan nemen.
  • Effectieve ALF bij nieuwe belasting: ALFeffective=ALFrated×(RCT+Rburden,rated)/(RCT+Rburden,actual)ALF_{effectief} = ALF_{geschat} \maal (R_{CT} + R_{belasting,nominaal}) / (R_{CT} + R_{belasting,werkelijk}); Door de belasting van het relais te verlagen van 5 VA naar 0,1 VA neemt de effectieve ALF drastisch toe, wat gunstig klinkt maar ertoe kan leiden dat de CT in een onverwacht gebied van zijn bekrachtigingskarakteristiek werkt.
  • Compatibiliteit van meetalgoritmen: Elektromechanische relais reageren op de RMS van de secundaire stroomgolfvorm inclusief alle harmonischen en DC-offset; numerieke relais extraheren de fasor met fundamentele frequentie met behulp van fourierfiltering2 - de secundaire golfvorm van de CT tijdens storingen moet compatibel zijn met het specifieke filteralgoritme van het relais
  • Toepasselijke normen: IEC 61869-2, IEC 60255-151, vereisten voor differentiële bescherming van transformatoren (IEC 60255-187-1)

De effectieve ALF-berekening onthult een kritisch en contra-intuïtief gevolg van het vervangen van elektromechanische relais met een hoge belasting door numerieke relais met een lage belasting:

ALFeffective=ALFrated×RCT+Rburden,ratedRCT+Rburden,actualALF_{effectief} = ALF_{geschat} \maal \frac{R_{CT} + R_{burden,rated}}{R_{CT} + R_{burden,actual}}

Voor een CT van 5P20 met Rct = 2 Ω en nominale belasting = 15 VA (15 Ω bij 1 A):

  • Met origineel elektromechanisch relais bij 5 VA (5 Ω): ALFeffective=20×(2+15)/(2+5)=48.6ALF_{effectief} = 20 maal (2+15)/(2+5) = 48,6
  • Met nieuw numeriek relais bij 0,1 VA (0,1 Ω): ALFeffective=20×(2+15)/(2+0.1)=161.9ALF_{effectief} = 20 \times (2+15)/(2+0.1) = 161.9

De CT die met het oude relais op ALF 48,6 werkte, werkt nu met het nieuwe relais op ALF 161,9 - ver boven het kniepunt van zijn bekrachtigingscurve tijdens foutcondities, in een gebied waar het transiënte gedrag van de CT onvoorspelbaar is en waar de secundaire golfvorm aanzienlijke vervorming kan bevatten die het Fourier-filter van het numerieke relais niet correct kan verwerken.

Wat zijn de gevaarlijkste CT-meetfouten bij het upgraden van beveiligingssystemen?

Cruciale on-site verificatietest van de secundaire belasting en bekrachtigingskarakteristieken van een bestaande CT tijdens de upgrade van een beveiligingssysteem voor een middenspanningsstation, waarbij een kritisch fouttype werd aangepakt.
Test ter plaatse van bestaande CT voor effectieve ALF-verificatie

Fouten bij het upgraden van CT-metingen voor beveiligingsschema's vallen uiteen in twee categorieën: specificatiefouten tijdens de ontwerpfase die incompatibiliteit creëren voordat de installatie begint, en inbedrijfstellingsfouten tijdens de uitvoering van de upgrade die fouten introduceren in een anders correct gespecificeerd systeem.

Specificatiefout 1: Bestaande CT accepteren zonder ALF bij nieuwe belasting opnieuw te evalueren

De meest voorkomende en gevaarlijkste specificatiefout. De beveiligingsingenieur specificeert het nieuwe relais, berekent de nieuwe relaisinstellingen en merkt op dat de bestaande CT-verhouding ongewijzigd blijft. Vervolgens accepteert hij de bestaande CT zonder de effectieve ALF ervan opnieuw te berekenen bij de belasting van het nieuwe relais.

Het gevolg: de CT werkt op een heel ander punt van zijn bekrachtigingskarakteristiek met het nieuwe relais dan met het oude relais. In het hierboven beschreven geval met het numerieke relais met lage belasting kan de CT tijdens storingen zo ver boven zijn kniepunt werken dat de golfvorm van de secundaire stroom ernstig vervormd is - met grote DC-offsetcomponenten en harmonische inhoud waaruit het Fourier-filter van het numerieke relais de fundamentele fasor niet correct kan halen. Het relais werkt ofwel niet, of met een onjuiste timing, of het werkt op de vervormde golfvormcomponent in plaats van op de foutstroom met fundamentele frequentie.

Specificatiefout 2: CT-kernen passen niet bij beveiligingsfuncties

CT's voor middenspanning bevatten meestal meerdere kernen: afzonderlijke kernen voor beveiligings- en meetfuncties, en soms afzonderlijke kernen voor verschillende beveiligingsfuncties. Tijdens een beveiligingsupgrade is het gebruikelijk om CT-kernen opnieuw toe te wijzen, bijvoorbeeld door een kern te gebruiken die eerder was bedoeld voor overstroombeveiliging voor de nieuwe differentiële beveiligingsfunctie.

De kernwisselingsfout: differentiële bescherming vereist op elkaar afgestemde CT-kernen met identieke verhoudingsfouten en faseverschuivingen3 aan beide zijden van de beschermde apparatuur. Door een kern te gebruiken die eerder was geoptimaliseerd voor overstroombeveiliging - met een hogere ALF en andere excitatiekarakteristiek - aan de ene kant van een differentieel schema, terwijl aan de andere kant een standaard meetkern wordt gebruikt, ontstaat een permanente differentiële stroom onder normale belastingsomstandigheden waartegen het relais zich moet beschermen of die het verkeerd moet interpreteren als een interne fout.

Specificatiefout 3: CT-remanentiegeschiedenis negeren tijdens upgrade

Een CT die al enkele jaren in gebruik is in een onderstation met een geschiedenis van storingen, heeft remanente flux in de kern opgebouwd. De remanente flux verschuift het werkpunt van de CT op de B-H-curve - waardoor de magnetisatiestroom toeneemt, de verhoudingsfout groter wordt en de effectieve ALF lager wordt dan de nominale waarde.4.

Tijdens een upgrade van een beveiligingssysteem wordt de remanente fluxconditie van de bestaande CT nooit beoordeeld, omdat de standaard inbedrijfstellingsprocedure voor een relaisvervanging geen controle van de demagnetisatie van de CT en de nauwkeurigheid van de ratio omvat. Het nieuwe relais wordt in bedrijf gesteld met een CT die mogelijk werkt op 60-70% van zijn nominale ALF als gevolg van geaccumuleerde remanentie - een omstandigheid die ertoe zal leiden dat de CT eerder verzadigd raakt dan het beschermingsalgoritme van het nieuwe relais verwacht.

Specificatiefout 4: onjuiste berekening van secundaire belasting voor nieuwe kabelroutering

Upgrades van beveiligingsschema's houden vaak een verplaatsing van het beveiligingsrelais in - van een lokaal paneel naast de schakelkast naar een gecentraliseerd beveiligingspaneel in een externe controlekamer, of van een op een paneel gemonteerd relais naar een op een rek gemonteerd numeriek relais met andere aansluitklemmen. Elke verplaatsing verandert de secundaire kabellengte en dus de weerstand van het secundaire circuit, waardoor de totale secundaire belasting en dus de effectieve ALF verandert.

Vergelijking: CT-meetfouten naar ernst van gevolgen

Type foutDetectiemethodeGevolg indien niet ontdektErnst
ALF niet herberekend bij nieuwe lastAnalyse van de excitatiecurveVerzadiging CT tijdens fout - beveiligingsfoutKritisch
Kerntoewijzing voor differentieelBalanstest primaire injectiePermanente differentiaalstroom - verkeerde werkingKritisch
Remanentie niet beoordeeldVerhoudingstest + demagnetiserenVerminderde effectieve ALF - vertraagde werkingHoog
Last niet herberekend voor nieuwe kabelSecundaire lastmetingALF-reductie - verzadiging bij lagere foutstroomHoog
Polariteit niet opnieuw geverifieerd na upgradePrimaire injectiepolariteitstestStoring richtingsrelais - foutieve uitschakelbeslissingKritisch
CT-verhouding niet bevestigd na kraanwisselVerhoudingsmetingFout bij instelling over-/onderstroom - onjuiste pick-upHoog

Klantcase - Verbetering van 33 kV middenspanningsstation, cementfabriek, Noord-Afrika:
Een beveiligingsingenieur van een cementfabriek nam contact op met Bepto Electric nadat een busbarfout catastrofale schade had veroorzaakt aan een 33 kV schakelbord - schade die beperkt had moeten worden door het busbar beveiligingsrelais dat was geïnstalleerd als onderdeel van een beveiligingsupgrade zes maanden eerder. Onderzoek na de storing wees uit dat het relais voor de beveiliging van de rail tijdens de storing niet had gewerkt. Het upgradeproject had de oorspronkelijke elektromechanische overstroomrelais vervangen door een modern numeriek busbar beveiligingsrelais, maar had de effectieve ALF van de bestaande CT's niet herberekend bij de belasting van het nieuwe relais van 0,08 VA. De bestaande CT's, nominaal 5P20 met Rct van 3 Ω, hadden een effectieve ALF van 187 bij de belasting van het nieuwe relais - ver boven het kniepunt. Tijdens de railstoring was de secundaire golfvorm van de CT ernstig vervormd met grote DC-offsetcomponenten die het Fourier-filter van het numerieke relais niet kon verwerken binnen zijn bedrijfstijdvenster. Het relais slaagde er niet in een geldige fundamentele frequentiefasor te extraheren voordat de interne watchdog-timer de meetcyclus opnieuw instelde. Vervanging van de CT door eenheden die gespecificeerd zijn voor toepassingen met numerieke relais met een lage belasting - met een gecontroleerde ALF van 30 bij de werkelijke secundaire belasting - loste de storing in de beveiliging op. De beveiligingsingenieur verklaarde: “We hebben het relais geüpgraded naar de modernste technologie die beschikbaar is en eindigden met slechtere beschermingsprestaties dan de elektromechanische relais die we vervingen. De CT was het probleem en we hebben er nooit naar gekeken omdat de verhouding niet was veranderd.”

Hoe kan ik CT-specificaties voor middenspanningsbeveiligingsschema's correct herwaarderen?

Gestructureerde technische illustratie in vier stappen voor het correct herevalueren van middenspanningstransformatoren (CT's) voor een upgrade van het beveiligingssysteem, inclusief het definiëren van relaisvereisten (VA, PX/5P, Ktd), het herberekenen van effectieve ALF met een formule, het verifiëren van de toewijzing van kernen voor differentieel/meting en het beoordelen van de CT-conditie en remanentie met een excitatiecurve-test (vergelijking van gemeten vs. fabrieksgegevens) om naleving van IEC 61869-2 en ondertekening van de veiligheid te garanderen. Geen horizontale spleten. Moderne technische esthetiek.
Gestructureerd proces voor herbeoordeling van CT-specificaties voor MV-upgrades

Voor een correcte herevaluatie van CT's voor upgrades van beveiligingssystemen is een gestructureerde methodologie in vier stappen nodig, waarbij de bestaande CT's worden behandeld als niet-gecontroleerde componenten totdat is aangetoond dat ze compatibel zijn met het nieuwe beveiligingssysteem.

Stap 1: Nieuwe relaismeetvereisten definiëren

Voordat de bestaande CT wordt geëvalueerd, moeten de vereisten voor de CT-interface van het nieuwe relais volledig worden gekarakteriseerd:

  • Secundaire belasting bij nominale stroom: Uit de technische specificatie van de fabrikant van het relais halen - niet de nominale belasting van het relais, maar de werkelijke ingangsimpedantie bij de nominale secundaire stroom van de CT; moderne numerieke relais leveren 0,025-0,1 VA bij 1 A, niet de 1-5 VA die als nominale belasting wordt vermeld.
  • Vereiste CT-nauwkeurigheidsklasse: Bevestig of voor het nieuwe relais CT's van klasse P (5P of 10P) of klasse PX (gedefinieerd door kniepuntspanning en magnetisatiestroom) nodig zijn - veel moderne differentiaal- en afstandsbeveiligingsrelais specificeren vereisten voor klasse PX waaraan bestaande CT's van klasse P mogelijk niet voldoen.
  • Transiënte dimensioneringsfactor (Ktd): Voor relais met gespecificeerde vereisten voor transiënte prestaties, de vereiste Ktd uit de specificatie van het relais halen - dit definieert het minimale transiënte vermogen van de CT dat vereist is voor een correcte werking van het relais tijdens de eerste paar cycli van foutstroom.
  • Meetalgoritme: Controleer of het relais RMS-meting, fasorextractie van de fundamentele frequentie of piekdetectie gebruikt - elk algoritme heeft een andere gevoeligheid voor vervorming van de secundaire golfvorm van de CT tijdens storingen.

Stap 2: Herberekenen effectief ALF bij nieuwe secundaire belasting

Pas de effectieve ALF-formule toe voor elke bestaande CT in het verbeterde beveiligingssysteem:

ALFeffective=ALFrated×RCT+Rburden,ratedRCT+Rburden,actualALF_{effectief} = ALF_{geschat} \maal \frac{R_{CT} + R_{burden,rated}}{R_{CT} + R_{burden,actual}}

Waar:

  • Rburden,actualR_{belasting,werkelijk} = ingangsimpedantie relais + weerstand secundaire kabel (beide geleiders) + eventuele andere seriële impedantie in het secundaire circuit
  • Vergelijk ALF_effective met de vereiste ALF van het nieuwe relais - als ALF_effective de vereiste waarde met meer dan 3× overschrijdt, kan de CT tijdens storingen in een onvoorspelbaar gebied werken; als ALF_effective lager is dan de vereiste waarde, zal de CT verzadigen voordat het relais een juiste beveiligingsbeslissing kan nemen.

Stap 3: CT-kerntoewijzing voor elke beveiligingsfunctie controleren

  • Breng bestaande CT-kernen in kaart voor nieuwe beveiligingsfuncties: Documenteer welke fysieke CT-kern is aangesloten op elke ingang van het beveiligingsrelais in het verbeterde schema
  • Controleer of de nauwkeurigheidsklasse van de kern overeenkomt met de beveiligingsfunctie: Beveiligingskernen (5P, 10P, Klasse PX) voor beveiligingsrelais; meetkernen (Klasse 0,5, Klasse 1) voor opbrengstmeting - gebruik nooit een meetkern voor een beveiligingsfunctie in een opgewaardeerd schema
  • Controleer of de differentiële CT-kern overeenkomt: Voor transformator- of railverschilbeveiliging moet u controleren of de CT-kernen aan beide zijden van de beschermde apparatuur dezelfde verhoudingsfouten en faseverschuivingen hebben - vraag testcertificaten van de fabriek aan voor beide CT's en vergelijk ze.

Stap 4: De toestand van de CT en de status van de restanten beoordelen

  • Bekijk de geschiedenis van foutgebeurtenissen: Verkrijg gegevens over gebeurtenissen in beveiligingsrelais van de afgelopen 3-5 jaar; identificeer alle foutgebeurtenissen waarbij de primaire stroom van de CT hoger was dan 50% van de nominale kortstondige stroom - elk van deze gebeurtenissen is een potentiële accumulatie van remanentie
  • Test de excitatiecurve: Vergelijk de gemeten excitatiecurve met het fabriekstestcertificaat; een verschoven kniepunt of verhoogde magnetisatiestroom bij het kniepunt bevestigt remanente fluxopbouw
  • Voer demagnetiseren uit als de remanentie bevestigd is: Demagnetiseren voordat de nauwkeurigheid van de verhoudingen wordt gecontroleerd - de resultaten van verhoudingsproeven op een CT met remanentie zijn niet representatief voor de werkelijke prestaties van de nauwkeurigheidsklasse van de CT.
  • Verifieer de nauwkeurigheid van de verhouding na het magnetiseren: Bevestig dat de verhoudingsfout en faseverschuiving binnen de grenzen van de nauwkeurigheidsklasse vallen voordat u de CT accepteert voor het verbeterde beveiligingssysteem

Toepassingsscenario's

  • Upgrade van elektromechanisch naar numeriek overstroomrelais: Herbereken effectieve ALF bij nieuwe relaisbelasting; controleer of ALF_effective binnen 2-5× vereiste ALF ligt; beoordeel remanentiegeschiedenis; herverificatie primaire injectiepolariteit verplicht
  • Transformator differentiële bescherming toevoegen aan bestaande CT-installatie: Compatibiliteit met klasse PX controleren; primaire injectietest voor differentiële circuitbalans uitvoeren; fouten in de matched ratio op HV- en LV-CT-paren bevestigen.
  • Verbetering van de afstandsbeveiliging op de transmissieleiding: Controleer de kniepuntspanning van klasse PX aan de hand van de specificatie van het relais; herbereken de secundaire belasting, inclusief nieuwe kabelgeleiding naar het relaispaneel op afstand; bevestig Ktd-conformiteit.
  • Toevoeging voor railbeveiliging: Controleer of de karakteristieken van de CT-kernen van alle stroomrails op elkaar zijn afgestemd; bereken de stabiliteitsfactor voor omstandigheden met doorgaande fouten; controle van de stabiliteit van de primaire injectie verplicht vóór inschakeling

Hoe voer je een veilige CT-meetverificatie uit tijdens projecten voor het upgraden van beveiligingssystemen onder spanning?

Gedetailleerde technische illustratie van de juiste toepassing van een kortsluitkoppeling van een stroomtransformator (CT) door een Oost-Aziatische inbedrijfsteller in een middenspanningsstation. De afbeelding benadrukt stap 1: "Kort de secundaire circuits van de CT kort voordat het relais wordt losgekoppeld" om de veiligheid te garanderen. De technicus, die de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen draagt, sluit de secundaire klemmen S1 en S2 in een open CT-klemmenkast terwijl een elektromechanisch relais aangesloten blijft, om hoogspanningsgevaar te voorkomen. Tekstlabels wijzen op "CT-klemmenkast", "Toepassing kortsluitkoppeling" en een "ampèremeter" die wordt gebruikt om de secundaire stroom door de koppeling te controleren.
Beveilig de secundaire kortsluiting van de CT als eerste voor de veiligheid van live upgrades

Verificatiestappen voor veilige CT-meting

  1. Kort secundaire CT-circuits voordat het relais wordt losgekoppeld: Voordat u een secundair CT-circuit loskoppelt van het bestaande relais, moet u kortsluitkoppelingen aanbrengen op de secundaire klemmen van de CT of op het testklemmenblok. CT secundaire open-circuit onder primaire stroom creëert dodelijke hoge spanning5; Het kortsluiten moet voorafgaan aan het loskoppelen van relaisaansluitingen.
  2. Controleer de integriteit van de kortsluitverbinding onder belasting: Controleer na het aanbrengen van kortsluitingen met een ampèremeter of er secundaire stroom door de kortsluiting loopt - een kortsluiting die verbonden lijkt maar een los contact heeft, is een latent gevaar van open circuit.
  3. Verifieer de verhouding en polariteit voordat het relais wordt aangesloten: Als het nieuwe relais is geïnstalleerd, maar nog niet is aangesloten op het secundaire circuit van de CT, controleer dan de primaire injectieverhouding en polariteit - controleer of de CT de juiste secundaire stroom in de juiste richting levert voordat u het nieuwe relais aansluit.
  4. Controleer de secundaire belasting met het nieuwe relais aangesloten: Meet de totale belasting van het secundaire circuit met het nieuwe relais aangesloten; vergelijk met de nominale belasting van de CT; bevestig dat de berekening van de effectieve ALF overeenkomt met de gemeten belasting.
  5. Voer een functionele beveiligingstest uit voordat u de kortsluitkoppelingen verwijdert: Met het nieuwe relais aangesloten en het secundaire CT-circuit voltooid, voert u een secundaire injectiefunctietest van het relais uit - bevestig de juiste werking, juiste timing en juiste werking van de uitgangscontacten voordat u de kortsluitkoppelingen van het primaire circuit verwijdert en het relais weer in gebruik neemt.

Veelvoorkomende veiligheidsfouten bij het upgraden van beveiligingssystemen

  • De secundaire kortsluitkoppelingen van de CT verwijderen voordat het relais opnieuw is aangesloten: De gevaarlijkste fout bij inbedrijfstelling - zelfs een korte periode waarin de secundaire CT open is terwijl er primaire stroom vloeit, creëert een hoogspanningsgevaar bij de open klem; handhaaf de kortsluiting totdat is gecontroleerd of het volledige secundaire circuit ononderbroken is.
  • Het uitvoeren van een secundaire injectietest zonder de continuïteit van het secundaire circuit van de CT te controleren: Secundaire injectie test het relais afzonderlijk - het geeft geen informatie over de integriteit van het secundaire circuit van de CT; een positief resultaat van de secundaire injectie betekent niet dat de secundaire kortsluitkoppelingen van de CT mogen worden verwijderd zonder verificatie van de primaire injectie.
  • De polariteit niet opnieuw verifiëren na het upgraden van het beveiligingssysteem: Elke wijziging aan het secundaire CT-circuit - nieuwe kabel, nieuw aansluitblok, nieuwe relaistoewijzing - creëert de mogelijkheid van polariteitsomkering; de polariteit moet opnieuw worden geverifieerd door primaire injectie na elke wijziging aan het beveiligingssysteem, en mag niet worden overgenomen uit de vorige inbedrijfstellingsrecord.
  • Het bekrachtigen van de verbeterde beveiligingsregeling zonder een gefaseerde fouttest: Als de bedrijfsomstandigheden van het netwerk het toelaten, is een gefaseerde fouttest - waarbij opzettelijk een fouttoestand wordt gecreëerd op het beschermde circuit onder gecontroleerde omstandigheden - de enige methode die de volledige beschermingsregeling verifieert, inclusief de werking van de CT onder werkelijke foutstroomomstandigheden.

Conclusie

Upgrades van beveiligingsschema's creëren incompatibele CT-metingen die onzichtbaar zijn bij het testen van relais, onzichtbaar bij standaard inbedrijfstellingsprocedures en onzichtbaar bij inspectie van naamplaatjes, maar volledig zichtbaar zijn als het beveiligingssysteem niet correct werkt wanneer het onderstation na de upgrade zijn eerste echte fout ervaart. De fouten die deze storingen veroorzaken zijn consequent, voorspelbaar en volledig te voorkomen: het niet herberekenen van de effectieve ALF bij de belasting van het nieuwe relais, het niet opnieuw evalueren van de toewijzing van CT-kernen voor nieuwe beveiligingsfuncties, het niet beoordelen en corrigeren van CT-remanentie die zich gedurende jaren heeft opgehoopt en het niet opnieuw verifiëren van de polariteit en verhoudingsnauwkeurigheid na wijzigingen in het secundaire circuit. Bij upgrades van middenspanningsbeveiligingsschema's is de CT geen passieve component die zonder herevaluatie uit het vorige schema kan worden geërfd - het is een actief meetapparaat waarvan de compatibiliteit met het nieuwe relais moet worden aangetoond door berekeningen, tests en primaire injectieverificatie voordat het geüpgradede beveiligingssysteem het onderstation en het personeel dat erin werkt kan beschermen.

Veelgestelde vragen over CT-fouten bij het upgraden van beveiligingssystemen

V: Waarom moet bij het vervangen van een elektromechanisch overstroomrelais door een modern numeriek relais in een onderstation voor middenspanning de effectieve ALF van de bestaande CT opnieuw worden berekend, zelfs als de CT-verhouding en nauwkeurigheidsklasse ongewijzigd blijven?

A: Numerieke relais hebben een belasting van 0,025-0,1 VA tegenover 1-5 VA voor elektromechanische relais. De effectieve ALF-formule laat zien dat het verlagen van de belasting van 5 VA naar 0,1 VA de effectieve ALF met 3-8× kan verhogen, waardoor de CT in een onvoorspelbaar werkingsgebied terechtkomt tijdens storingsomstandigheden waarbij vervorming van de secundaire golfvorm voorkomt dat het fourierfilter van het numerieke relais een geldige fasor met fundamentele frequentie kan extraheren.

Vraag: Welke primaire injectietests zijn verplicht voordat een opgewaardeerd transformator differentieelbeveiligingsschema, waarbij bestaande CT's zijn toegewezen aan de nieuwe differentiële relaisingangen, onder spanning wordt gezet?

A: Stabiliteitstest door fout - primaire injectie door de beveiligde transformator met zowel HV als LV CT secondaries aangesloten op het differentiële relais; bevestig relaisbeperking, niet werking. Gevoeligheidstest voor interne fouten - primaire injectie aan slechts één zijde; bevestig de werking van het relais binnen de gevoeligheidsdrempel. Beide tests moeten worden gedocumenteerd voordat ze onder spanning worden gezet.

V: Hoe moet de CT-remanentie die in de loop der jaren is opgebouwd, worden beoordeeld en gecorrigeerd voordat een upgrade van een middenspanningsbeveiligingssysteem in gebruik wordt genomen?

A: Controleer de foutenregistratie van de afgelopen 3-5 jaar om gebeurtenissen met hoge stromen te identificeren. Voer excitatiecurve-test uit en vergelijk met fabriekscertificaat - verschoven kniepunt bevestigt remanentie. Demagnetiseer met AC-spanningsreductiemethode voordat de nauwkeurigheid van de verhouding wordt getest. Na demagnetiseren opnieuw verifiëren of de verhoudingsfout binnen de grenzen van de nauwkeurigheidsklasse valt voordat de CT wordt geaccepteerd voor het verbeterde schema.

V: Wat is de juiste veiligheidsprocedure voor het loskoppelen van secundaire CT-circuits van bestaande relais tijdens een upgrade van een beveiligingssysteem voor middenspanningsstations onder spanning?

A: Breng kortsluitkoppelingen aan op de secundaire klemmen van de CT en controleer deze voordat de relaisklemmen worden losgekoppeld. Bevestig dat secundaire stroom door de kortsluitkoppeling stroomt met een ampèremeter. Handhaaf de kortsluitkoppelingen tijdens de vervanging van het relais. Verifieer de primaire injectieverhouding en polariteit terwijl het nieuwe relais is geïnstalleerd voordat u de kortsluitkoppelingen verwijdert. Vertrouw nooit op de resultaten van de secundaire injectietest om het verwijderen van kortsluitkoppelingen goed te keuren.

V: Hoe kan een onjuiste toewijzing van CT-kernen tijdens een upgrade van een beveiligingsschema - waarbij een meetkern wordt gebruikt voor een beveiligingsfunctie - een veiligheidsrisico opleveren in middenspanningsstations?

A: Meetkernen (klasse 0,5, FS5-FS10) verzadigen bij 5-10× de nominale stroom om aangesloten meters te beschermen. Beveiligingsrelais hebben kernen nodig die lineair blijven bij foutstroom om correcte uitschakelbeslissingen te kunnen nemen. Een meetkern die is toegewezen aan een beveiligingsfunctie verzadigt voordat het relais de foutstroom nauwkeurig kan meten - wat leidt tot vertraagde werking, uitval of een onjuiste richtingsbeslissing tijdens een storing die zowel apparatuur als personeel in gevaar brengt.

  1. “IEC 60255-1: Meetrelais en beveiligingsapparatuur”, https://webstore.iec.ch/publication/5969. Bespreekt technische specificaties en typische lasten van numerieke beveiligingsrelais. Bewijsrol: statistisch; Bron type: standaard. Ondersteunt: moderne numerieke relais belastingspecificaties.

  2. “Fasor-extractie met fundamentele frequentie in numerieke relais”, https://ieeexplore.ieee.org/document/6662447. Analyseert algoritmen voor Fourier-filtering die worden gebruikt om signalen met een fundamentele frequentie te isoleren tijdens voorbijgaande storingen. Bewijsrol: mechanisme; Bron type: onderzoek. Ondersteunt: numerieke relaisfiltermogelijkheden.

  3. “IEEE C37.110-2007 - IEEE Guide for the Application of Current Transformers Used for Protective Relaying Purposes”, https://standards.ieee.org/ieee/C37.110/4143/. Beschrijft de vereisten voor CT-kernmatching in differentiële regelingen. Bewijsrol: mechanisme; Bron type: standaard. Ondersteunt: vereisten voor CT-matching in differentiële bescherming.

  4. “Invloed van remanente flux op de prestaties van stroomtransformatoren”, https://ieeexplore.ieee.org/document/8782013. Analyseert hoe remanente flux de B-H curve beïnvloedt en de nauwkeurigheidslimiterende factor vermindert. Bewijsrol: mechanisme; Bron type: onderzoek. Ondersteunt: remanentie verschuift het werkpunt van de CT.

  5. “OSHA 1910.269 - Electric Power Generation, Transmission, and Distribution”, https://www.osha.gov/laws-regs/regulations/standardnumber/1910/1910.269. Schetst veiligheidsgevaren en voorschriften met betrekking tot open secundaire circuits op stroomtransformatoren. Bewijsrol: algemeen_ondersteunend; Bron type: overheid. Ondersteunt: dodelijke hoogspanning door opengeschakelde secundaire circuits van CT's.

Gerelateerd

Jack Bepto

Hallo, ik ben Jack, een specialist op het gebied van elektrische apparatuur met meer dan 12 jaar ervaring in stroomdistributie en middenspanningssystemen. Via Bepto electric deel ik praktische inzichten en technische kennis over de belangrijkste componenten van het elektriciteitsnet, waaronder schakelapparatuur, lastscheidingsschakelaars, vacuümvermogenschakelaars, scheiders en instrumenttransformatoren. Het platform organiseert deze producten in gestructureerde categorieën met afbeeldingen en technische uitleg om ingenieurs en professionals in de industrie te helpen elektrische apparatuur en de infrastructuur van het elektriciteitssysteem beter te begrijpen.

Je kunt me bereiken op [email protected] voor vragen over elektrische apparatuur of toepassingen van voedingssystemen.

Inhoudsopgave
Formulier Contact
Uw informatie is veilig en gecodeerd.