Введение
Для защиты трансформаторов в системах распределения электроэнергии среднего напряжения требуется архитектура коммутационного устройства, одновременно удовлетворяющая трем разнонаправленным техническим требованиям: надежное прерывание повреждения во всем диапазоне токов повреждения трансформатора, безопасное переключение нагрузки при нормальных операциях включения и отключения, а также возможность видимой изоляции для доступа к обслуживанию - и все это в рамках физических ограничений панели распределительного устройства среднего напряжения и экономических ограничений капитального бюджета на модернизацию сети. Комбинированный блок - интегрированная сборка выключателя нагрузки внутри помещения, высоковольтного предохранителя и заземляющего разъединителя - существует именно потому, что ни одно коммутационное устройство не удовлетворяет всем трем требованиям одновременно. Выбор подходящего комбинированного блока для защиты трансформатора - это не просто подбор по каталогу: это инженерное решение по четырем параметрам, которое требует определения номинальной мощности трансформатора, уровня повреждения системы, философии координации защиты и прогноза нагрузки при модернизации сети, прежде чем можно будет написать спецификацию комбинированного блока. Для инженеров по модернизации сетей, проектировщиков подстанций и менеджеров по закупкам, определяющих оборудование для защиты трансформаторов, это руководство по выбору предоставляет полную техническую базу - от основы стандартов МЭК для проектирования комбинированных устройств до пошаговой оценки применения, которая определяет правильные номинальные параметры для каждой позиции защиты трансформатора.
Оглавление
- Что такое комбинированный блок и как его архитектура удовлетворяет требованиям к защите трансформаторов среднего напряжения?
- Как взаимодействуют три основных компонента комбинированного блока для защиты трансформаторов среднего напряжения?
- Как выбрать правильные параметры комбинированного блока для каждого применения защиты трансформатора?
- Какие соображения, связанные с жизненным циклом и модернизацией сети, определяют долгосрочную надежность комбинированных агрегатов?
Что такое комбинированный блок и как его архитектура удовлетворяет требованиям к защите трансформаторов среднего напряжения?
Комбинированный блок среднего напряжения - это коммутационное устройство заводской сборки, прошедшее типовые испытания, которое объединяет три функционально различных компонента в одном блоке, монтируемом на панели: внутренний выключатель нагрузки (LBS) для нормального переключения и изоляции нагрузки, набор высоковольтных токоограничивающих предохранителей для защиты от перегрузки по току и короткого замыкания и заземлитель для безопасного заземления персонала во время технического обслуживания. Интеграция этих трех компонентов в единый испытанный узел является определяющей характеристикой, которая отличает комбинированный блок от набора отдельно указанных устройств - типовое испытание проверяет взаимодействие компонентов в условиях неисправности, а не только индивидуальные характеристики каждого элемента.
Почему для защиты трансформатора требуются все три компонента
Защита трансформаторов в системах среднего напряжения охватывает такой диапазон токов повреждения, что ни одно коммутационное устройство не может надежно справиться с ним в полном объеме:
- Диапазон тока нагрузки (нормальный режим работы): 10-100% номинального тока трансформатора - обрабатывается внутренним LBS, который создает и разрывает ток нагрузки при нормальном включении и выключении.
- Диапазон перегрузки (110-600% от номинального тока): Тепловая перегрузка и мелкие неисправности - обрабатываются предохранителем HV, который обеспечивает инверсная защита от сверхтоков с выдержкой времени1 согласована с кривой тепловой стойкости трансформатора
- Диапазон короткого замыкания (600-40,000% от номинального тока): Внутренние повреждения трансформатора и внешние болтовые повреждения - устраняются токоограничивающим предохранителем ВН, который прерывает токи повреждения до номинальной отключающей способности в течение первого полуцикла, ограничивая энергию проскока до уровня, который может выдержать трансформатор и распределительное устройство
Заземлитель обеспечивает функцию защитного заземления, которую не могут выполнить ни LBS, ни предохранитель - подтверждение обесточивания цепи и защита обслуживающего персонала, работающего с трансформатором или последующим оборудованием.
Стандарты МЭК, регулирующие разработку и испытания комбинированных устройств
| Стандарт | Область применения | Основные требования к комбинированным устройствам |
|---|---|---|
| IEC 62271-1052 | Комбинации переключателей и предохранителей переменного тока | Типовое испытание на взаимодействие LBS с предохранителем, срабатывание штифта бойка, координация тока передачи3 |
| IEC 62271-103 | Выключатели нагрузки | Номинальный нормальный ток LBS, выносливость при переключении нагрузки, дугогасящие характеристики |
| IEC 60282-1 | Высоковольтные предохранители | Токоограничивающий предохранитель номинальное напряжение, отключающая способность, время-токовые характеристики |
| IEC 62271-102 | Заземлители | Классификация неисправностей, механическая прочность, требования к блокировке |
| IEC 62271-200 | Распределительные устройства с металлическим корпусом | Интеграция панелей, классификация внутренних дуг, схема блокировки |
Критическое требование IEC 62271-105: Испытания комбинированного типа должны проверить, что при срабатывании предохранителя в условиях неисправности механизм ударного штифта надежно отключает LBS для одновременного размыкания всех трех фаз, предотвращая опасное состояние однофазного или двухфазного включения, которое возникло бы, если бы LBS оставался закрытым после срабатывания однофазного предохранителя.
Варианты архитектуры комбинированного блока
| Архитектура | Компоненты | Приложение | Ограничение |
|---|---|---|---|
| LBS + предохранитель (без заземлителя) | LBS, предохранитель HV | Установка в ограниченном пространстве, низкая частота технического обслуживания | Отсутствие встроенного заземления - требуется отдельное заземление |
| LBS + предохранитель + заземлитель | LBS, предохранитель ВН, заземлитель | Стандартная защита трансформатора - наиболее распространенная | Стандартная площадь |
| LBS + предохранитель + заземлитель + ограничитель перенапряжения | LBS, предохранитель ВН, заземлитель, разрядник MOV | Трансформаторы с питанием от воздушной линии, воздействие молнии | Большая площадь |
| Моторизованный LBS + предохранитель + заземлитель | LBS с моторным приводом, предохранитель ВН, заземлитель | Интегрированные в SCADA подстанции для модернизации сети | Требуется дополнительное питание |
Как взаимодействуют три основных компонента комбинированного блока для защиты трансформаторов среднего напряжения?
Эффективность защиты комбинированного блока зависит не от индивидуальных номиналов трех его компонентов, а от согласованного взаимодействия между ними - в частности, от согласования время-токовой характеристики предохранителя высокого напряжения с профилями пускового тока и тока повреждения трансформатора, а также от надежной передачи энергии штыря бойка предохранителя механизму отключения LBS.
Компонент 1: Внутренняя система LBS - переключение нагрузки и изоляция
Внутренняя система LBS в комбинированном блоке выполняет три различные функции в течение жизненного цикла защиты трансформатора:
Нормальный режим переключения: Вырабатывает и отключает ток намагничивания трансформатора и ток полной нагрузки при включении и отключении. Пусковой ток намагничивания трансформатора - обычно 8-12× номинальный ток трансформатора в течение первого цикла - находится в пределах номинальной токовой мощности LBS, но его не следует путать с током повреждения. LBS не рассчитан на прерывание тока повреждения; эта функция возложена исключительно на предохранитель ВН.
Ударный штифт для выездов: Когда предохранитель ВН срабатывает в условиях повреждения, боек высвобождает накопленную механическую энергию, которая приводит в действие механизм отключения LBS, размыкая все три фазы в течение номинального времени размыкания LBS (обычно 30-60 мс). Такое трехфазное размыкание является обязательным - однофазное размыкание на фидере трансформатора создает опасный дисбаланс напряжения и потенциальный феррорезонанс.
Функция изоляции: После размыкания LBS - будь то обычное переключение или срабатывание штыря бойка - он обеспечивает видимый изоляционный зазор, требуемый по IEC 62271-102 для доступа к трансформатору для технического обслуживания. Заземляющее устройство может быть закрыто только после подтверждения открытия LBS, что обеспечивается механической блокировкой между этими двумя устройствами.
Компонент 2: Токоограничивающий предохранитель ВН - прерывание неисправности
Токоограничивающий предохранитель ВН - это элемент комбинированного блока, прерывающий короткое замыкание. Его выбор определяется двумя границами, которые определяют правильный номинал предохранителя для каждого применения трансформатора:
Нижняя граница - минимальный ток отключения ():
Предохранитель должен надежно срабатывать при всех токах повреждения, превышающих минимальный ток отключения. Для защиты трансформатора эта граница устанавливается током повреждения вторичной обмотки трансформатора, отраженным на первичную обмотку:
Минимальный отключающий ток предохранителя должен быть ниже этого значения - это гарантирует, что внутренние повреждения трансформатора генерируют первичный ток, достаточный для срабатывания предохранителя.
Верхняя граница - максимальный ток отключения ():
Предохранитель должен прерывать токи КЗ вплоть до тока перспективного КЗ в системе в точке установки, не превышая пределов проходящей энергии трансформатора и распределительного устройства. Токоограничивающие предохранители прерывают ток в течение первого полуцикла, ограничивая пиковый проходящий ток до:
Где предохранитель ограничивающий ток фактор4 (обычно 2,0-3,5 для стандартных токоограничивающих предохранителей ВН).
Координация пусковых импульсов трансформатора: Токовая характеристика плавкого предохранителя не должна срабатывать во время пускового тока трансформатора. Профиль пускового тока выглядит следующим образом:
Где обычно составляет 8-12× номинальный ток трансформатора и постоянная времени затухания пускового тока (обычно 0,1-0,5 секунды для распределительных трансформаторов). Предохранитель должен иметь минимальное время плавления, превышающее длительность пуска при величине пускового тока - это координационное требование, определяющее минимальный номинал предохранителя для каждого типоразмера трансформатора.
Компонент 3: Заземляющее устройство - безопасное заземление персонала
Заземлитель в комбинированном блоке механически заблокирован с LBS через прямую механическую связь - заземлитель не может быть закрыт, если LBS не находится в полностью открытом положении, и LBS не может быть закрыт, если заземлитель находится в закрытом положении. Эта блокировка является физическим механическим ограничением, а не электрической блокировкой - она работает независимо от вспомогательного питания и не может быть нарушена отказом цепи управления.
Классификация неисправностей для защитных заземлителей трансформаторов:
Заземляющее устройство в комбинированном устройстве защиты трансформатора должно быть рассчитано на Возможность устранения неисправностей E15 (IEC 62271-102) - не E0. Причина - обратная подача напряжения на третичную обмотку трансформатора: даже если первичная обмотка LBS открыта и предохранитель ВН исправен, трансформатор с третичной обмоткой, подключенный к шинам под напряжением, может поддерживать напряжение на первичной обмотке за счет электромагнитной связи. Заземлитель E0, замкнутый на это обратное напряжение, будет разрушен. Заземлитель E1 рассчитан на то, чтобы включить его и выжить.
Клиентский случай, демонстрирующий последствия различия E0/E1: Инженер проекта модернизации электросети распределительной компании на Филиппинах обратился в компанию Bepto после отказа заземляющего устройства во время переключения последовательности обслуживания трансформатора на подстанции 33 кВ. Комбинированный блок был поставлен с заземляющим устройством E0, указанным подрядчиком EPC без оценки риска обратного тока. Когда заземляющее устройство было закрыто после открытия LBS, третичная обмотка трансформатора (подключенная к шинам 11 кВ под напряжением) поддерживала напряжение 33 кВ на первичной обмотке благодаря действию автотрансформатора. Контактный узел заземлителя E0 был разрушен при замыкании. Компания Bepto поставила сменные комбинированные блоки с классом защиты E1 для всех шести позиций трансформаторных фидеров на подстанции и предоставила шаблон оценки риска обратного тока третичной обмотки для стандартной спецификации компании.
Как выбрать правильные параметры комбинированного блока для каждого применения защиты трансформатора?
Выбор параметров комбинированного блока осуществляется в соответствии с пятиступенчатой последовательной оценкой - на каждом этапе решается один набор параметров перед оценкой следующего этапа. Пропуск этапов или решение параметров не по порядку приводит к появлению спецификаций, которые кажутся полными, но содержат скрытые нарушения координации.
Шаг 1: Определите номинальные параметры трансформатора
Прежде чем приступить к выбору комбинированного блока, соберите следующие данные о трансформаторе:
- Номинальная мощность (кВА или МВА)
- Первичное номинальное напряжение (кВ)
- Первичный номинальный ток (A):
- Импеданс трансформатора (% на базе номинальной МВА)
- Группа векторов (Dyn11, Yyn0 и т.д.) - определяет риск третичной обратной подачи.
- Множитель пускового тока (× номинальный ток) и постоянная времени затухания (секунды)
- Кривая тепловой стойкости - требуется для проверки координации предохранителей
Шаг 2: Определите уровень неисправности системы в точке установки
Определяется перспективный ток повреждения системы в точке установки комбинированного блока:
- Требуемый номинальный ток кратковременной стойкости LBS (Ik) - LBS должен выдерживать ток повреждения до тех пор, пока не сработает предохранитель HV
- Требуемая максимальная отключающая способность высоковольтного предохранителя - должна превышать перспективный ток повреждения системы
- Требуемый номинальный ток кратковременной стойкости заземляющего устройства - должен соответствовать или превышать номинальный ток LBS
Расчет тока повреждения системы:
Где включает сопротивление источника, сопротивление трансформатора и сопротивление кабеля до точки установки комбинированного блока. Для проектов модернизации сети используйте уровень повреждения после модернизации - модернизация сети, увеличивающая мощность источника, повышает уровень повреждения во всех точках ниже по течению.
Шаг 3: Выберите номинал предохранителя HV
Номинал предохранителя HV является наиболее технически сложным параметром в спецификации комбинированного блока - он должен одновременно удовлетворять четырем ограничениям:
| Ограничение | Требование | Метод проверки |
|---|---|---|
| Минимальный ток отключения | Ниже тока первичного замыкания трансформатора для минимального вторичного замыкания | Расчет импеданса трансформатора |
| Координация включения | Минимальное время плавления > продолжительности пускового тока при пусковом токе | Наложение кривой время-ток |
| Защита от перегрузки | Предохранитель срабатывает до теплового повреждения трансформатора при перегрузке 150-200% | Наложение кривой тепловой стойкости трансформатора |
| Максимальная разрушающая способность | Перспективный ток повреждения выше системы | Исследование уровня неисправностей системы |
Таблица выбора номиналов стандартных предохранителей для трансформаторов распространенных типоразмеров:
| Номинал трансформатора | Первичное напряжение | Номинальный ток трансформатора | Рекомендуемый номинал предохранителя | Проверка координации пусковых импульсов |
|---|---|---|---|---|
| 315 кВА | 11 кВ | 16.5 A | 25 A | Проверка при номинальном значении 8×, 0,1 с |
| 630 кВА | 11 кВ | 33 A | 50 A | Проверка при номинальном значении 10×, 0,1 с |
| 1,000 кВА | 11 кВ | 52.5 A | 80 A | Проверка при номинальном значении 10×, 0,15 с |
| 1 600 кВА | 11 кВ | 84 A | 125 A | Проверка при номинальном значении 12×, 0,2 с |
| 2,000 кВА | 33 кВ | 35 A | 50 A | Проверка при номинальном значении 10×, 0,15 с |
| 5,000 кВА | 33 кВ | 87.5 A | 125 A | Проверка при номинальном значении 12×, 0,2 с |
Критическая заметка: Это начальные рекомендации - каждый выбор предохранителя должен быть проверен в соответствии с конкретной характеристикой тока времени трансформатора и конкретным уровнем повреждения системы. Общие таблицы номиналов предохранителей не заменяют координационного исследования.
Шаг 4: Выбор номинальных параметров LBS
После определения номинала предохранителя параметры LBS определяются:
- Номинальный нормальный ток: ≥ 1,25 × номинальный ток первичной обмотки трансформатора - обеспечивает запас 25% для роста нагрузки и увеличения нагрузки при модернизации сети
- Номинальный кратковременный выдерживаемый ток (Ik): ≥ перспективный ток повреждения системы в точке установки - LBS должен выдерживать ток повреждения в течение времени предварительного срабатывания предохранителя и возникновения дуги (обычно 20-50 мс для токоограничивающих предохранителей)
- Номинальный рабочий ток (Ip): ≥ 2,5 × Ik (стандартное соотношение X/R) - LBS должен выдерживать пусковой ток трансформатора без дребезга контактов.
- Класс механической прочности: M1 (1 000 операций) для стандартных трансформаторных фидеров с < 2 переключениями в неделю; M2 (2 000 операций) для часто переключаемых фидеров
Шаг 5: Проверка классификации и блокировки заземляющих устройств
- Класс, создающий неисправности: E1 обязателен для всех положений трансформаторных фидеров - E0 недопустим, если существует риск обратного тока через третичный фидер
- Номинальная кратковременная стойкость: Должен соответствовать номиналу LBS Ik - заземлитель должен выдерживать любой ток повреждения, возникающий после замыкания на заземленную цепь
- Механическая блокировка: Убедитесь, что блокировка между LBS и заземляющим переключателем является прямой механической связью, а не электрической блокировкой, которая может быть выведена из строя при потере управляющего питания
- Предоставление навесного замка: Убедитесь, что заземляющее устройство имеет минимум 6 замков для бригад технического обслуживания, состоящих из нескольких человек.
Полная сводная таблица выбора
| Параметр выбора | Исходные данные | Расчет / Критерий | Значение спецификации |
|---|---|---|---|
| Номинальное напряжение LBS | Напряжение системы | ≥ максимальное напряжение системы Um | Запись |
| Номинальный нормальный ток LBS | Номинальный ток трансформатора | ≥ 1,25 × номинальный ток первичной обмотки трансформатора | Запись |
| LBS с рейтингом Ik | Исследование уровня неисправностей системы | ≥ предполагаемый ток повреждения при установке | Запись |
| Номинальное напряжение предохранителя HV | Напряжение системы | = LBS номинальное напряжение | Запись |
| Номинальный ток предохранителя HV | Номинал трансформатора + координация пусковых импульсов | Согласно таблице Шага 3 + координационное исследование | Запись |
| Отключающая способность предохранителя HV | Уровень неисправности системы | ≥ перспективный ток повреждения | Запись |
| Класс неисправности заземляющего устройства | Оценка риска третичной обратной подачи | E1 обязателен для трансформаторных фидеров | E1 |
| Заземляющее устройство Ik | LBS Ik | = LBS с номинальным Ik | Запись |
| Координация штифта ударника | Испытание типа IEC 62271-105 | Требуется сертификат заводских испытаний | Проверьте |
Второй клиентский случай демонстрирует всю ценность процесса выбора. Инженер-проектировщик подстанции в компании-подрядчике EPC в Юго-Восточной Азии определял комбинированные блоки для 12-отсечной подстанции 33 кВ для модернизации сети, обслуживающей сочетание распределительных трансформаторов мощностью 2000 кВА и 5000 кВА. В первоначальной спецификации был выбран один тип комбинированного блока для всех 12 позиций - предохранители 125 А для всех трансформаторов, в зависимости от самого большого трансформатора. Техническая команда Bepto выполнила пятиступенчатый процесс выбора для каждого отсека: для шести позиций трансформаторов мощностью 2 000 кВА требовались предохранители 50 А (а не 125 А) - предохранители 125 А не срабатывали при внутренних повреждениях трансформатора, генерирующих менее 40% номинального тока повреждения на блоках мощностью 2 000 кВА, оставляя брешь в защите при высокоомных внутренних повреждениях. Дифференцированная спецификация - предохранители 50 А для блоков мощностью 2 000 кВА, предохранители 125 А для блоков мощностью 5 000 кВА - привела к нулевой стоимости (меньшие предохранители дешевле) и устранила разрыв в защите, который был вызван единообразным завышением номинала.
Какие соображения, связанные с жизненным циклом и модернизацией сети, определяют долгосрочную надежность комбинированных агрегатов?
Влияние модернизации сети на параметры комбинированного блока
Проекты модернизации сети, увеличивающие загрузку трансформаторов или заменяющие трансформаторы на блоки с более высоким номиналом, изменяют рабочую точку каждого комбинированного блока в затронутом коридоре фидера. Параметры комбинированных блоков, которые требуют повторной проверки после модернизации сети, следующие:
- Номинальный нормальный ток LBS: Если номинал трансформатора увеличивается, убедитесь, что номинальный ток LBS ≥ 1,25 × новый номинальный ток первичной обмотки трансформатора - если нет, требуется замена LBS
- Номинал предохранителя HV: Изменение номинала трансформатора требует полного повторного выбора предохранителя в соответствии с шагом 3 - предохранитель, правильно согласованный с исходным трансформатором, может не согласоваться с заменяющим устройством
- Повышение уровня неисправности: Модернизация сети, увеличивающая мощность источника, приводит к увеличению перспективного тока повреждения - убедитесь, что номиналы LBS и заземляющего устройства Ik остаются выше нового уровня повреждения
Требование о повторном выборе предохранителя для модернизации сети является наиболее часто упускаемым из виду при рассмотрении параметров комбинированного блока. Предохранитель, рассчитанный на трансформатор мощностью 1 000 кВА, может оказаться завышенным для заменяющего его трансформатора мощностью 630 кВА (оставляя пробел в защите) или заниженным для заменяющего его трансформатора мощностью 2 000 кВА (не справляясь с пусковым током и вызывая неприятные срабатывания при включении).
График технического обслуживания комбинированных агрегатов в течение всего срока службы
| Деятельность по техническому обслуживанию | Интервал | Метод | Критерий приемлемости |
|---|---|---|---|
| Измерение сопротивления контактов LBS | Каждые 3 года | Микроомметр ≥ 100 А постоянного тока | ≤ 150% базового уровня ввода в эксплуатацию |
| Визуальный осмотр предохранителя высокого напряжения | Ежегодно | Визуальный осмотр - проверка на наличие выпуклостей, обесцвечивание, состояние торцевых крышек | Физических повреждений нет; замените, если есть какие-либо отклонения |
| Проверка сопротивления предохранителя высокого напряжения | Каждые 3 года | Миллиомметр на корпусе предохранителя | В пределах ±10% от нового значения предохранителя |
| Проверка работы заземляющего устройства | Ежегодно | 3 цикла открытия-закрытия | Плавная работа, правильная индикация положения |
| Проверка механизма ударного штифта | Каждые 5 лет | Функциональный тест в соответствии с IEC 62271-105 | LBS открывается в течение расчетного времени при активации ударника |
| Функциональный тест блокировки | Ежегодно | Последовательность из пяти тестов | Все тесты пройдены |
| Тепловидение | Ежегодно | Инфракрасное излучение при номинальном токе | ≤ 65 K выше температуры окружающей среды на контактах предохранителя и LBS |
| Сопротивление изоляции | Каждые 3 года | Мегомметр постоянного тока 5 кВ | > 500 MΩ фаза-земля |
Триггеры для замены предохранителей высокого напряжения
Предохранители высокого напряжения в комбинированных устройствах должны быть заменены, а не проверены и возвращены в эксплуатацию, при следующих условиях:
- После любой операции, связанной с неисправностью: Предохранитель, прервавший ток повреждения, исчерпал свою способность поглощать энергию - даже если внешне он цел, его время-токовая характеристика изменилась, и он должен быть заменен
- После пусковых событий в трансформаторе, превышающих номинальный пусковой координационный ток: Повторяющиеся высокочастотные броски напряжения (например, при частом включении трансформатора) накапливают частичное плавление в плавком элементе - ухудшение время-токовой характеристики без видимых внешних признаков
- По истечении указанного производителем календарного срока службы: Токоограничивающие предохранители ВН имеют календарный срок службы 15-20 лет независимо от количества срабатываний - заменяйте по истечении календарного срока службы, даже если не было ни одного сбоя в работе
- После любого физического повреждения: Выпуклые торцевые крышки, обесцвечивание корпуса предохранителя или треснувший фарфор указывают на внутренние повреждения, требующие немедленной замены
Экологические ограничения для комбинированных блоков при модернизации сетей
| Экологический фактор | Влияние на комбинированное устройство | Необходимые действия |
|---|---|---|
| Температура окружающей среды > 40°C | Требуется снижение тока LBS и предохранителя | Применение температурных коэффициентов понижения IEC 62271-1 - увеличение выбора номинального тока |
| Высота над уровнем моря > 1 000 м | Снижение диэлектрической прочности | Применяйте понижение высоты над уровнем моря согласно IEC 62271-1, пункт 2.1 - проверьте номинальные значения напряжения |
| Высокая влажность (> 95% RH) | Риск слеживания изоляционной поверхности | Укажите покрытие изолятора против трекинга или вариант с изоляцией SF6 |
| Прибрежная / промышленная атмосфера | Ускоренная коррозия торцевых крышек предохранителей и контактов LBS | Укажите фурнитуру из нержавеющей стали и антикоррозийное покрытие контактов |
Заключение
Выбор подходящего комбинированного блока для защиты трансформатора среднего напряжения - это пятиэтапный инженерный процесс, в котором последовательно определяются номинальные параметры трансформатора, уровень повреждения системы, координация предохранителей ВН, номинальные параметры LBS и классификация заземляющих устройств, причем каждый этап обеспечивает исходные данные для следующего. Ценность комбинированного блока как решения для защиты трансформатора заключается именно в проверенном на заводе взаимодействии между тремя его компонентами: LBS, выполняющим нормальную коммутацию и изоляцию, токоограничивающим предохранителем HV, прерывающим токи повреждения, которые LBS не может прервать, и заземляющим устройством, обеспечивающим защитное заземление персонала с возможностью создания замыкания E1 для защиты трансформатора от обратного тока третичного напряжения. Выполните полный пятиступенчатый процесс выбора для каждой позиции защиты трансформатора независимо, повторно проверьте все параметры комбинированных устройств после каждой модернизации сети, изменяющей номинал трансформатора или уровень повреждения системы, укажите классификацию заземлителей E1 без исключения для позиций фидеров трансформатора и проверьте координацию выводов ударника с помощью сертификата типовых испытаний IEC 62271-105, прежде чем принять любое комбинированное устройство в систему защиты трансформатора - потому что правильно указанное комбинированное устройство защищает трансформатор, а неправильно указанное является самой опасной точкой отказа трансформатора.
Вопросы и ответы о выборе комбинированного устройства для защиты трансформатора
Вопрос: Почему предохранитель ВН в комбинированном блоке среднего напряжения должен быть выбран заново при замене трансформатора на блок с более высоким номиналом во время модернизации сети, даже если первоначальный номинал предохранителя кажется достаточным?
A: Трансформатор с более высоким номиналом имеет большую величину пускового тока и более длительную постоянную времени затухания - оригинальный предохранитель может непроизвольно сработать при подаче напряжения, если его минимальное время плавления ниже нового профиля пускового тока. Обязательна полная повторная проверка координации предохранителя с характеристикой тока времени заменяющего трансформатора.
Вопрос: Каковы последствия указания заземляющего устройства E0 в комбинированном блоке для позиции трансформаторного фидера с риском обратного хода третичной обмотки?
A: Контактный узел заземлителя E0 будет разрушен при замыкании на обратное напряжение, поддерживаемое третичной обмоткой трансформатора - классификация E0 не обеспечивает возможности устранения неисправностей. Классификация E1 обязательна для всех фидерных позиций трансформатора независимо от состояния изоляции первичного источника.
Вопрос: Каким образом требование IEC 62271-105 о координации контактов ударника защищает от однофазного включения трансформатора после срабатывания предохранителя в комбинированном устройстве?
A: Когда срабатывает однофазный предохранитель, его ударный штифт высвобождает накопленную механическую энергию, которая приводит в действие LBS для одновременного размыкания всех трех фаз, предотвращая опасное состояние однофазного напряжения, которое могло бы возникнуть, если бы LBS оставался закрытым при одном сработавшем предохранителе.
Вопрос: Какой минимальный запас по нормальному току LBS должен превышать номинальный ток первичной обмотки трансформатора при выборе комбинированного блока для защиты трансформатора при модернизации сети?
A: Запас 25% - номинальный ток LBS ≥ 1,25 × номинальный ток первичной обмотки трансформатора - обеспечивает запас для роста нагрузки и увеличения нагрузки после модернизации, не требуя замены LBS, когда трансформатор работает выше номинального значения в периоды пикового спроса.
Вопрос: При каких условиях необходимо заменить токоограничивающий предохранитель HV в комбинированном устройстве среднего напряжения независимо от его визуального состояния или количества срабатываний?
A: После любого перерыва в работе, после многократных высоковольтных импульсов, которые могли вызвать частичное расплавление элементов, по истечении указанного производителем календарного срока службы (обычно 15-20 лет), а также после любых физических повреждений, включая выпуклости торцевых крышек, обесцвечивание корпуса или трещины фарфора.
-
Характеристика защиты, при которой время срабатывания уменьшается при увеличении силы тока. ↩
-
Определяет требования к взаимодействию и испытаниям для комбинаций выключатель-предохранитель переменного тока. ↩
-
Определяет максимальный ток, который выключатель нагрузки должен прерывать при срабатывании предохранителя. ↩
-
Числовая константа, используемая для расчета пикового тока проскока при коротком замыкании. ↩
-
Указывает на способность выключателя дважды надежно замкнуться на неисправность без разрушения. ↩