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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
Abschnitt 3. Schutz und Automatisierung Relaisschutz. Schutz von Transformatoren (Spartransformatoren) mit Hochspannungswicklung ab 3 kV und Querdrosseln 500 kV
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regeln für die Installation elektrischer Anlagen (PUE) 3.2.51. Für Transformatoren1) Gegen die folgenden Arten von Schäden und anormalen Betriebsbedingungen müssen Relaisschutzvorrichtungen vorgesehen werden: 1) mehrphasige Kurzschlüsse in Wicklungen und Klemmen; 2) einphasige Erdschlüsse in der Wicklung und an den an das Netz angeschlossenen Klemmen mit fest geerdetem Neutralleiter; 3) Kurzschlüsse in Wicklungen drehen; 4) Ströme in den Wicklungen aufgrund externer Kurzschlüsse; 5) Ströme in den Wicklungen aufgrund von Überlastung; 6) Senken des Ölstands; 7) teilweiser Ausfall der Isolierung von 500-kV-Durchführungen; 8) einphasige Erdschlüsse in 3-10-kV-Netzen mit isoliertem Neutralleiter, wenn der Transformator ein Netz versorgt, in dem die Abschaltung einphasiger Erdschlüsse gemäß Sicherheitsanforderungen erforderlich ist (siehe 3.2.96). Darüber hinaus wird empfohlen, auf der 6-35-kV-Seite von Spartransformatoren mit einer höheren Spannung von 220 kV und höher einen Schutz gegen einphasige Erdschlüsse zu verwenden. 1. Hier und weiter im Abschnitt. 3 gilt der Begriff „Transformatoren“ auch für Spartransformatoren (mit entsprechenden Spannungen und Leistungen), sofern im Text keine besondere Klausel vorgesehen ist. 3.2.52. Für 500-kV-Shunt-Reaktoren sollten Relaisschutzvorrichtungen gegen die folgenden Arten von Schäden und anormalen Betriebsbedingungen vorgesehen werden: 1) einphasige und zweiphasige Erdschlüsse in Wicklungen und Klemmen; 2) Kurzschlüsse in Wicklungen drehen; 3) Senken des Ölstands; 4) teilweiser Ausfall der Isolierung der Eingänge. 3.2.53. Es muss ein Gasschutz gegen Schäden im Gehäuseinneren, einhergehend mit Gasaustritt und gegen Absinken des Ölstandes vorgesehen werden:
Der Gasschutz kann auch an Transformatoren mit einer Leistung von 1-4 MVA installiert werden. Der Gasschutz soll bei schwacher Gasbildung und sinkendem Ölstand auf ein Signal reagieren und bei starker Gasbildung und weiterem Absinken des Ölstands abschalten. Ein Schutz vor Beschädigungen im Inneren des Transformatorgehäuses und damit einhergehender Gasfreisetzung kann auch durch einen Druckschalter erreicht werden. Der Ölmangelschutz kann auch als separates Niveaurelais im Transformatorexpander implementiert werden. Um die Laststufenschalter-Schützvorrichtung bei einem Lichtbogenabriss im Öl zu schützen, sollten ein separates Gasrelais und ein Druckrelais vorgesehen werden. Zum Schutz von Stufenschaltern, die sich in einem separaten Tank befinden, sollte ein separates Gasrelais vorgesehen werden. Es muss möglich sein, die Wirkung des Trennelements des Gasschutzes auf ein Signal zu übertragen und eine getrennte Signalisierung von den Signal- und Trennelementen des Gasrelais (die sich in der Art des Signals unterscheiden) durchzuführen. Es ist zulässig, den Gasschutz mit der Einwirkung des Trennelements nur auf das Signal durchzuführen:
3.2.54. Zum Schutz vor Beschädigungen an den Klemmen sowie vor inneren Schäden ist Folgendes vorzusehen: 1. Längsdifferentialstromschutz ohne Zeitverzögerung an Transformatoren mit einer Leistung von 6,3 MVA und mehr, an Querdrosseln von 500 kV sowie an Transformatoren mit einer Leistung von 4 MVA, wenn diese parallel betrieben werden, um die selektive Abschaltung zu ermöglichen beschädigter Transformator. Für Transformatoren mit geringerer Leistung, jedoch nicht weniger als 1 MVA, kann ein Differentialschutz vorgesehen werden, wenn:
2. Stromabschaltung ohne Zeitverzögerung, auf der Versorgungsseite installiert und deckt einen Teil der Transformatorwicklung ab, wenn kein Differentialschutz vorhanden ist. Die angegebenen Schutzvorrichtungen müssen alle Transformatorschalter trennen. 3.2.55. Der Längsdifferentialstromschutz sollte mit speziellen Stromrelais durchgeführt werden, die zum Schutz vor magnetisierenden Stromstößen, transienten und stationären Unsymmetrieströmen (z. B. sättigungsfähige Stromwandler, Bremswicklungen) ausgelegt sind. Bei Transformatoren mit einer Leistung bis 25 MVA ist der Schutz mit an den Betriebsstrom angepassten Stromrelais gegen magnetisierende Stromstöße und transiente Werte von Unsymmetrieströmen (Differenzabschaltung) zulässig, wenn die erforderliche Empfindlichkeit gewährleistet ist. Der Längsdifferentialschutz muss so ausgelegt sein, dass sein Erfassungsbereich die Verbindungen des Transformators mit den Sammelschienen umfasst. Für den Differentialschutz dürfen in den Transformator eingebaute Stromwandler verwendet werden, wenn ein Schutz vorhanden ist, der die Trennung (mit der erforderlichen Geschwindigkeit) von Kurzschlüssen in den Verbindungen des Transformators mit den Sammelschienen gewährleistet. Wenn im Niederspannungskreis des Transformators eine Drossel eingebaut ist und der Transformatorschutz nicht die Empfindlichkeitsanforderungen für einen Kurzschluss hinter der Drossel erfüllt, ist der Einbau von Stromwandlern auf der Seite der Niederspannungsklemmen des Transformators zulässig Transformator zum Schutz der Drossel. 3.2.56. Dem Differential- und Gasschutz von Transformatoren, Spartransformatoren und Parallelreaktoren sollten nicht die Funktionen von Startsensoren für Feuerlöschanlagen zugewiesen werden. Der Feuerlöschkreis dieser Elemente muss von einem speziellen Brandmeldegerät aus gestartet werden. 3.2.57. Das 500-kV-Eingangsisolationsüberwachungsgerät (IMC) muss so ausgelegt sein, dass es im Falle eines teilweisen Durchbruchs der Eingangsisolierung, der kein sofortiges Abschalten erfordert, auf ein Signal reagiert und sich abschaltet, wenn die Eingangsisolierung beschädigt ist (bevor ein) es kommt zum völligen Ausfall der Isolierung). Um eine Fehlauslösung des KIV-Geräts bei Unterbrechungen in den Stromkreisen, die das KIV mit den Klemmen verbinden, zu verhindern, muss eine Verriegelung vorgesehen werden. 3.2.58. In Fällen, in denen Transformatoren (mit Ausnahme von innerbetrieblichen Transformatoren) an Leitungen ohne Schalter angeschlossen werden (z. B. gemäß einem Leitungstransformator-Blockschaltbild), muss eine der folgenden Maßnahmen zur Abschaltung von Fehlern im Transformator vorgesehen werden: 1. Installation eines Kurzschlusses für einen künstlichen Kurzschluss einer Phase (für ein Netz mit fest geerdetem Neutralleiter) oder zweier Phasen untereinander (für ein Netz mit isoliertem Neutralleiter) und ggf. eines Trenners zur Erde das sich während einer Pausenzeit der AWE-Leitung automatisch abschaltet. Das Kurzschlussschütz muss außerhalb der Differentialschutzzone des Transformators installiert werden. 2. Installation offener Sicherungseinsätze auf der Hochspannungsseite des Abwärtstransformators, die die Funktionen eines Kurzschließers und Trenners in Kombination mit einer automatischen Wiedereinschaltung der Leitung übernehmen. 3. Senden eines Auslösesignals an den Leitungsschalter (oder die Leitungsschalter); in diesem Fall wird ggf. ein Abscheider eingebaut; Um die Übertragung des Abschaltsignals zu reservieren, besteht die Möglichkeit, einen Kurzschließer zu installieren. Bei der Entscheidung, ob anstelle der Maßnahmen nach den Absätzen 1 und 2 die Übermittlung eines Abschaltsignals eingesetzt werden soll, ist Folgendes zu berücksichtigen:
4. Installation von Sicherungen auf der Hochspannungsseite des Abwärtstransformators. Maßnahmen in den Absätzen 1-4 dürfen für Netztransformatoreinheiten nicht vorgesehen werden, wenn bei doppelseitiger Stromversorgung der Transformator durch den allgemeinen Schutz der Einheit (Hochfrequenz- oder Längsdifferentialschutz für besondere Zwecke) sowie mit geschützt ist eine Transformatorleistung von 25 MVA oder weniger mit einseitiger Stromversorgung, wenn der Schutz der Versorgungsleitung auch den Transformator schützt (schneller Leitungsschutz schützt teilweise den Transformator und Backup-Leitungsschutz mit einer Zeit von nicht mehr als 1 s schützt ihn). gesamter Transformator); In diesem Fall erfolgt der Gasschutz durch Einwirkung des Trennelements nur auf das Signal. Bei Anwendung der Maßnahmen nach Absatz 1 oder 3 ist am Transformator Folgendes einzubauen:
Schäden an den Hochspannungsanschlüssen von Transformatoren können durch Leitungsschutz vermieden werden. In einigen Fällen ist in Ermangelung eingebauter Stromwandler die Verwendung von Fernstromwandlern zulässig, wenn bei Verwendung von Freileitungs- oder magnetischen Stromwandlern die erforderlichen Schutzeigenschaften nicht gewährleistet sind. Zum Schutz von Transformatoren mit einer höheren Spannung von 35 kV sind bei Anwendung der Maßnahme nach Absatz 1 Fernstromwandler vorzusehen; In diesem Fall muss die Machbarkeit des Einbaus eines Kurzschließers und entfernter Stromwandler oder eines Leistungsschalters mit eingebauten Stromwandlern durch eine technische und wirtschaftliche Berechnung begründet werden. Bei Verwendung offener Sicherungseinsätze (siehe Absatz 2) kann zur Erhöhung der Empfindlichkeit die Wirkung des Gasschutzes durch mechanisches Erzeugen eines künstlichen Kurzschlusses an den Einsätzen erfolgen. Wenn die Lasten von Umspannwerkstransformatoren Synchronelektromotoren enthalten, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, dass der Trenner (bei einem Kurzschluss in einem der Transformatoren) den Strom von den Synchronelektromotoren trennt, der durch andere Transformatoren fließt. 3.2.59. Bei Transformatoren mit einer Leistung von 1 MV A oder mehr muss zum Schutz gegen Ströme in den Wicklungen, die durch äußere mehrphasige Kurzschlüsse verursacht werden, folgender Schutz mit Abschaltwirkung vorgesehen werden: 1. Bei Aufwärtstransformatoren mit beidseitiger Einspeisung – Gegensystemstromschutz gegen asymmetrische Kurzschlüsse und Maximalstromschutz mit minimalem Spannungseinschaltstoß gegen symmetrische Kurzschlüsse oder Maximalstromschutz mit kombiniertem Spannungseinschaltstoß (siehe 3.2.43). 2. Bei Abwärtstransformatoren – Maximalstromschutz mit oder ohne kombinierten Spannungsstart; Bei leistungsstarken Abwärtstransformatoren mit beidseitiger Stromversorgung ist es möglich, einen Gegenstromschutz gegen asymmetrische Kurzschlüsse und einen Maximalstromschutz mit minimalem Spannungsstoß gegen symmetrische Kurzschlüsse zu verwenden. Bei der Auswahl des Betriebsstroms des Maximalstromschutzes müssen mögliche Überlastströme beim Abschalten parallel betriebener Transformatoren und der Selbstanlaufstrom transformatorbetriebener Elektromotoren berücksichtigt werden. Bei Abwärtsspartransformatoren ab 330 kV sollte ein Distanzschutz für den Betrieb bei externen mehrphasigen Kurzschlüssen vorgesehen werden, wenn dies zur Sicherstellung einer weitreichenden Sicherung oder Koordinierung des Schutzes benachbarter Spannungen erforderlich ist; In diesen Fällen kann der angegebene Schutz auf 220-kV-Spartransformatoren installiert werden. 3.2.60. Bei Transformatoren mit einer Leistung von weniger als 1 MVA (Aufwärts- und Abwärtstransformator) muss zum Schutz vor Strömen, die durch äußere mehrphasige Kurzschlüsse verursacht werden, ein Maximalstromschutz für die Auslösung vorgesehen werden. 3.2.61. Es sollte ein Schutz gegen Ströme durch externe mehrphasige Kurzschlüsse installiert werden: 1) bei Transformatoren mit zwei Wicklungen - von der Seite der Hauptstromversorgung; 2) bei Mehrwicklungstransformatoren, die durch drei oder mehr Schalter verbunden sind – auf allen Seiten des Transformators; Es ist zulässig, den Schutz nicht auf einer Seite des Transformators zu installieren, sondern ihn von der Seite der Hauptstromversorgung aus auszuführen, sodass die Schalter auf der Seite, auf der kein Schutz vorhanden ist, mit einer kürzeren Zeitverzögerung ausgeschaltet werden. 3) an einem Abwärtstransformator mit zwei Wicklungen, der getrennt arbeitende Abschnitte speist – auf der Versorgungsseite und auf der Seite jedes Abschnitts; 4) beim Einsatz von Freileitungsstromtransformatoren auf der Oberspannungsseite – auf der Niederspannungsseite bei einem Zweiwicklungstransformator und auf der Nieder- und Mittelspannungsseite bei einem Dreiwicklungstransformator. Es ist zulässig, einen Schutz gegen Ströme, die durch externe mehrphasige Kurzschlüsse verursacht werden, nur zur Redundanz des Schutzes benachbarter Elemente bereitzustellen und keine Maßnahmen für den Fall eines Ausfalls des Haupttransformatorschutzes vorzusehen, wenn die Umsetzung einer solchen Maßnahme zu einer erheblichen Komplikation führt des Schutzes. Bei der Durchführung des Schutzes gegen Ströme, die durch externe mehrphasige Kurzschlüsse verursacht werden, besteht gemäß 3.2.59 Abschnitt 2 die Notwendigkeit und Möglichkeit, ihn durch eine Stromabschaltung zu ergänzen, die dazu dient, Kurzschlüsse an Mittel- und Niederspannungsbussen mit einer kürzeren Zeitverzögerung zu trennen ( (abhängig von der Höhe der Ströme) sollten auch Kurzschlüsse, das Vorhandensein eines separaten Sammelschienenschutzes und die Möglichkeit der Koordinierung mit dem Schutz abgehender Elemente berücksichtigt werden. 3.2.62. Wenn der Schutz von Aufwärtstransformatoren vor Strömen, die durch externe mehrphasige Kurzschlüsse verursacht werden, nicht die erforderliche Empfindlichkeit und Selektivität bietet, darf zum Schutz des Transformators ein Stromrelais zum entsprechenden Schutz von Generatoren verwendet werden. 3.2.63. Bei Aufwärtstransformatoren mit einer Leistung von 1 MVA oder mehr, bei Transformatoren mit Zwei- und Dreiwege-Stromversorgung und bei Spartransformatoren, sofern die Abschaltung von Erdschlüssen an benachbarten Elementen vorbehalten bleiben muss, und bei Spartransformatoren zusätzlich , um die Selektivität des Schutzes gegen Erdschlüsse zu gewährleisten. Auf der Erde von Netzen mit unterschiedlichen Spannungen muss ein Nullstromschutz gegen äußere Erdschlüsse vorgesehen werden, der auf der Seite der mit dem Netz verbundenen Wicklung mit großen Erdschlussströmen installiert wird. Wenn ein Teil der Transformatoren (von denen mit unvollständiger Wicklungsisolierung auf der Seite des Neutralleiteranschlusses) über einen isolierten Neutralleiter verfügt, muss sichergestellt werden, dass der unzulässige Zustand des Neutralleiters dieser Transformatoren gemäß 3.2.28 verhindert wird. XNUMX. Zu diesem Zweck muss in Fällen, in denen Transformatoren mit geerdetem und isoliertem Neutralleiter, die von Niederspannungsseiten gespeist werden, in einem Kraftwerk oder Umspannwerk installiert werden, ein Schutz vorgesehen werden, um die Trennung des Transformators mit isoliertem Neutralleiter oder seine automatische Erdung vorher sicherzustellen Trennen von Transformatoren mit geerdetem Neutralleiter, die an denselben Bussen oder demselben Netzwerkabschnitt betrieben werden. 3.2.64. Bei Spartransformatoren (Mehrwicklungstransformatoren) mit mehrseitiger Einspeisung muss der Schutz gegen Ströme durch äußere Kurzschlüsse gerichtet sein, wenn die Selektivitätsbedingungen dies erfordern. 3.2.65. Bei Spartransformatoren von 220-500-kV-Umspannwerken, Generator-Transformator-Einheiten von 330-500 kV und Kommunikations-Spartransformatoren von 220-500-kV-Kraftwerken muss es möglich sein, den Schutz gegen Ströme, die durch externe Kurzschlüsse verursacht werden, beim Differentialschutz schnell zu beschleunigen Die Außerbetriebnahme von Sammelschienen oder Sammelschienen, die eine Abschaltung ermöglichen, erfolgt mit einer Zeitverzögerung von etwa 0,5 s. 3.2.66. Bei Abwärtstransformatoren und Transformator-Haupteinheiten mit einer höheren Spannung von bis zu 35 kV und einer Sternschaltung der Niederspannungswicklung mit geerdetem Neutralleiter sollte ein Schutz gegen einphasige Erdschlüsse im Niederspannungsnetz vorgesehen werden durch die Nutzung: 1) Maximalstromschutz gegen äußere Kurzschlüsse, installiert auf der Hochspannungsseite und, wenn es die Empfindlichkeitsbedingungen erfordern, in einer Drei-Relais-Ausführung; 2) Leistungsschalter oder Sicherungen an Niederspannungsklemmen; 3) spezieller Nullsystemschutz, installiert im Neutralleiter des Transformators (wenn die Schutzempfindlichkeit gemäß Abschnitt 1 und 2 nicht ausreicht). Bei industriellen Elektroinstallationen gilt: Wenn sich die niederspannungsseitige Baugruppe mit Anschlussschutzgeräten in unmittelbarer Nähe des Transformators befindet (bis zu 30 m) oder die Verbindung zwischen Transformator und Baugruppe mit dreiphasigen Kabeln erfolgt, ist der Schutz erforderlich gemäß Satz 3 dürfen nicht verwendet werden. Bei der Anwendung des Schutzes gemäß Abschnitt 3 darf dieser nicht mit dem Schutz von Elementen koordiniert werden, die sich von der Anlage auf der Niederspannungsseite erstrecken. Für den Netztransformatorstromkreis ist es bei Anwendung des Schutzes gemäß Abschnitt 3 nicht zulässig, ein spezielles Steuerkabel zu verlegen, um die Wirkung dieses Schutzes auf den Leistungsschalter auf der Hochspannungsseite sicherzustellen und durchzuführen der auf der Niederspannungsseite installierte Leistungsschalter. Die Anforderungen dieses Absatzes gelten auch für den Schutz dieser Transformatoren durch auf der Oberspannungsseite installierte Sicherungen. 3.2.67. Auf der Niederspannungsseite von Abwärtstransformatoren mit einer höheren Spannung von 3-10 kV sollten Einspeisebaugruppen mit durch Sicherungen geschützten Anschlüssen, einer Hauptsicherung oder einem Leistungsschalter installiert werden. Wenn die Sicherungen an den Niederspannungsanschlüssen und die Sicherungen (oder der Relaisschutz) auf der Hochspannungsseite von demselben Personal gewartet und bedient werden (z. B. nur Personal des Versorgungsunternehmens oder nur Personal des Kunden), dann ist die Hauptsicherung oder der Leistungsschalter eingeschaltet Die Niederspannungsseite des Transformators darf nicht installiert werden. 3.2.68. Der Schutz gegen einphasige Erdschlüsse nach 3.2.51, Abschnitt 8, muss nach 3.2.97 erfolgen. 3.2.69. Bei Transformatoren mit einer Leistung von 0,4 MVA oder mehr sollte je nach Wahrscheinlichkeit und Höhe einer möglichen Überlastung ein Maximalstromschutz gegen signalbeeinflussende Ströme durch Überlastung vorgesehen werden. Bei Umspannwerken ohne ständigen Personaleinsatz ist es zulässig, diesen Schutz zum automatischen Entladen oder Abschalten vorzusehen (sofern die Überlastung auf andere Weise nicht beseitigt werden kann). 3.2.70. Wenn auf der Neutralleiterseite des Transformators ein separater zusätzlicher Transformator zur Regelung der Spannung unter Last vorhanden ist, müssen zusätzlich zu den in 3.2.51 - 3.2.57, 3.2.59, 3.2.63 angegebenen Schutzmaßnahmen die folgenden Schutzmaßnahmen vorgesehen werden :
3.2.71. Der Schutz des auf der Niederspannungsseite des Spartransformators installierten linearen Zusatztransformators sollte wie folgt erfolgen:
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