Микропроцессорная независимая защита трансформатора Оптрон МНЗТ-18

Назначение:

Шкаф микропроцессорной независимой защиты трансформатора «Оптрон МНЗТ-18» предназначен для предотвращения развития аварий на высоковольтных станциях и подстанциях 35 — 220 кВ, вызванных нарушениями технологических режимов при которых основное защитное оборудование по разным причинам не обеспечило своевременное отключение силового трансформатора. Следствием развития указанных аварий являются возгорания, взрывы и выход из строя как самого силового трансформатора, так и остального силового станционного оборудования, в том числе и на низкой стороне. Причинами нарушения технологических режимов являются: короткие замыкания, как на самой станции или подстанции так и в распределительной сети на низкой стороне, вызванные физической неисправностью силового оборудования, повреждениями этого оборудования воздействием неблагоприятных климатических факторов, преднамеренными неправомерными (террористическими) действиями не подконтрольных лиц.

Как правило, причинами отказа защитного оборудования являются:

  • неисправность самого защитного оборудования,
  • неисправность или повреждение во время аварии вторичных подстанционных цепей, обеспечивающих работу этого оборудования (например, цепей питания),
  • ошибки и противоправные действия персонала и т. д.

Технические характеристики:

Номинальный ток5 А или 1А
Максимальный длительный ток20 А
Термическая устойчивость токовых цепей400 А, 1 с
Минимальный ток включения дежурного нагрузочного режима0,4 А
Потребляемая мощность по цепям тока в дежурном нагрузочном режиме при токе5А 1,2 ВА
Максимальное сопротивление токовых цепей в дежурном нагрузочном режиме при токе5 А 0,07 Ом
Пределы задания напряжения заряда выходного конденсатора150÷350 В
Энергия заряженного выходного конденсатора13,5 Дж при 350 В
Минимальный входной ток для заряда выходного конденсатора до напряжения260 В 0,6 А
Время заряда выходного конденсатора до 260 В при входном токе5 А 1 с
Прочность изоляции внешних цепей2500 В
Электромагнитная совместимостьМЭК 61000-4-
Степень защиты шкафаIP 55
Рабочий диапазон температур от-40˚С до +50 ˚С
Габаритные размеры шкафа400 х 500 х 220 мм
Вес шкафа с устройством19 кг

Функциональные особенности:

  • Полная независимость от подстанционных цепей, том числе и от цепей питания
  • Отстройка по потреблению от токовых цепей на время действия штатных защит
  • Контроль цепи напряжения для блокировки по напряжению
  • Напряжение заряда конденсатора в нагрузочном режиме регулируется в зависимости от значения, заданного уставкой по напряжению срабатывания
  • Многократный перезаряд выходного конденсатора и многократное его воздействие на катушку отключения для безусловного срабатывания механического привода выключателя
  • Поочередное многократное воздействие перезаряженного выходного конденсатора на катушку отключения резервирующего коммутационного аппарата для безусловного отключения силового трансформатора в аварийном режиме
  • Непрерывный контроль исправности цепей катушек отключения
  • Внешний модуль оперативной сигнализации МОС с оптоволоконной развязкой для сохранения независимости внутренних цепей
  • Автоматизированная калибровка каналов тока и канала измерения напряжения заряда конденсатора для обеспечения совместимости с корпоративными средствами измерений

Структурная схема, описание работы:

В Шкаф микропроцессорной независимой защиты трансформатора «Оптрон МНЗТ-18» встроена независимая защита трансформатора НЗТ.
Независимая защита трансформатора НЗТ является микропроцессорным средством релейной защиты с основной функцией — максимальная токовая защита. Защита подключается к трансформаторам тока с высокой стороны силового трансформатора и контролирует три фазных тока.
Питание самого устройства осуществляется от нагрузочного или аварийного токов фаз А и С от тех же трансформаторов тока.
При питании защиты от нагрузочного или аварийного токов заряжается выходной конденсатор.
В соответствии с заданным алгоритмом конденсатор разряжается на катушку отключения выключателя силового трансформатора.

Структурно устройство состоит из четырех функционально законченных модулей:

  • MPT – модуль преобразования тока, обеспечивает сопряжение контролируемых токовых цепей с портами контроллера MOD;
  • НЗТ MNP – модуль независимого питания, обеспечивает преобразование входного тока в напряжения для питания всех схем устройства;
  • MNV – модуль независимого воздействия, обеспечивает необходимый заряд выходного конденсатора и выходные сигналы внутренней диагностики и диагностики исправности цепей катушки отключения;
  • MOD – модуль обработки данных, обеспечивает управление всеми модулями и выполнение алгоритмов работы устройства в целом.

В дежурном нагрузочном режиме защита контролирует фазные токи силового трансформатора и медленно заряжает выходной конденсатор, потребляя при этом минимум энергии от токовых цепей.
При превышении током одной из фаз значения заданной уставки срабатывает пусковой орган защиты. Далее начинается отсчет времени, заданный уставкой отстройки по времени, в течение которого должны отработать штатные защиты. При этом потребление защиты по токовым цепям остается минимальным. Нагрузка по токовым цепям остается штатной и условия срабатывания штатных защит не нарушаются. Если по истечении указанного времени штатные защиты по каким либо причинам не отработали, устройство начинает отбирать от токовых цепей максимально возможное количество энергии, дозаряжает конденсатор, если он до этого не был заряжен, до значения напряжения, заданного уставкой по напряжению срабатывания. Далее по истечении времени, которое задано для функции максимальной токовой защиты и при заряде конденсатора до заданного значения напряжения, конденсатор начинает разряжаться на катушку отключения выключателя силового трансформатора.

Если по каким-либо причинам силовой трансформатор не отключился, происходит перезаряд конденсатора от аварийного тока с последующим его воздействием на резервный коммутационный аппарат (если он имеется на ПС) и далее на основной. Таким образом, конденсатор будет перезаряжаться и воздействовать на катушки отключения коммутационных аппаратов до тех пор пока не исчезнет аварийный ток, то есть пока не отключится силовой трансформатор.

Для использования в устройства на ПС с двигательной нагрузкой предусмотрена блокировка его работы по напряжению. В процессе работы Устройство проводит внутреннюю диагностику исправности основных рабочих органов и контролирует целостность цепей катушек отключения. Если во время диагностики обнаруживается ошибка, устройство выводит себя из работы и формирует соответствующий сигнал ошибки. Для оперативной сигнализации состояния в комплекте с устройством поставляется внешний модуль оперативной сигнализации, который гальванически развязан с устройством оптоволоконным кабелем.
В процессе работы устройство регистрирует значения аварийных параметров и параметров событий в энергонезависимой памяти. В устройстве имеются порты для подключения внешнего персонального компьютера при проведении наладочных работ, при редактировании уставок и при снятии аварийных параметров или параметров событий.

Установка, подключение и обслуживание:

Устройство поставляется в монтажном шкафу для наружной установки со степенью защиты IP 55. Шкаф устанавливается в непосредственной близости от защищаемого силового трансформатора. В шкаф монтируются цепи трансформаторов тока с высокой стороны силового трансформатора и цепи катушек отключения коммутационных аппаратов. Других подстанционных цепей, подключенных к монтажному шкафу, не должно быть.

Тем самым обеспечивается полная независимость цепей Устройства от подстанционных цепей. При таком монтаже исключаются повреждения устройства, вызванные пожарами в кабельных лотках, пробоем изоляции и короткими замыканиями в цепях собственных нужд подстанции, а также повреждения, вызванные выносом потенциала, как на высокой, так и низкой стороне силового трансформатора.
Пуско-наладка, также периодические проверки при эксплуатации выполняются в соответствии с рекомендациями, изложенными в эксплуатационной документации и сводятся к проверке работоспособности устройства на заданных уставках. При этом используются внешний источник тока и персональный компьютер.

Типовая схема внешних подключений