Каковы основные устройства защиты и системы контроля трансформаторов?

I. Основной модуль реализации мониторинга и защиты

1. Газовое реле (Газовое реле)

   • теория: Газы образуются во внутреннем изоляционном материале трансформатора при его перегреве или выходе из строя. Газ легче масла и скапливается в трубопроводе между баком трансформатора и расширителем. Газовое реле определяет количество скопившегося газа с помощью внутреннего поплавка. Когда газ накапливается до определенного уровня, поплавок опускается, срабатывает аварийный контакт (защита от легкого газа). Серьезные внутренние неисправности могут также вызвать ударный поток масла в резервуаре, который ударяет по перегородке в реле и срабатывает отключающий контакт (тяжелая газовая защита).

   • функциональность: Обнаружение раннего перегрева внутренних изоляционных частей трансформатора или газов, образующихся при коротких замыканиях, а также воздействия потока масла, образующегося при повреждениях, для подачи сигнала тревоги или выполнения отключения.

2. Индикатор температуры масла (верхний измеритель температуры масла)

   • теория: Основан на принципе теплового расширения и сжатия жидкости (трансформаторного масла). Зонд помещается в верхний слой масла, и изменение температуры масла вызывает расширение или сжатие среды в зонде, что приводит в движение циферблатный указатель, показывающий температуру масла через механическую передачу. Обычно с регулируемыми контактами для сигнализации или управления охлаждающим оборудованием.

   • функциональность: Для контроля температуры верхнего слоя трансформаторного масла, которая является прямым отражением теплоотдачи трансформатора. Используется для сигнализации о перегреве и для управления запуском и остановкой охлаждающего вентилятора/масляного насоса.

3. Индикатор температуры обмотки (аналоговый термометр обмотки)

   • теория: Прибор объединяет повышение температуры верхнего слоя масла и самой обмотки под действием тока нагрузки. Он оценивает фактическую температуру обмотки с помощью датчика, который имитирует температуру обмотки (с помощью внутреннего нагревательного элемента, управляемого вторичным током). Когда аналоговая температура обмотки превышает заданное значение, срабатывает сигнализация или отключающий контакт.

   • функциональность: Более точно отражает фактическую рабочую температуру обмоток трансформатора и предотвращает повреждение изоляции обмоток из-за перегрузки или внутренних неисправностей.

4. Устройства сброса давления (взрывозащищенный клапан / клапан сброса давления / разрывной диск)

   • теория: В случае серьезной аварии внутри трансформатора, приводящей к резкому повышению давления внутри бака сверх пределов безопасности, на которые он был рассчитан, устройство (которое может представлять собой пружинный клапан или хрупкий разрывной диск) автоматически открывается для быстрого сброса избыточного внутреннего давления во внешнюю среду и предотвращения взрыва бака. Для подачи сигнала на срабатывание защитного устройства при сбросе давления обычно используется контактный выключатель.

   • функциональность: Действует как последняя линия безопасности в случае серьезного сбоя внутри трансформатора, предотвращая взрыв коробки из-за чрезмерного внутреннего давления.

5. Индикатор уровня масла (указатель уровня масла)

   • теория: Обычно устанавливается на масляном резервуаре (масляной подушке), уровень масла отображается с помощью внутреннего поплавка и магнитной муфты. Поплавок изменяется в зависимости от уровня масла и приводит в действие внешний указатель или контакт. Для сигнализации о слишком высоком или слишком низком уровне масла предусмотрен сигнальный контакт.

   • функциональность: Следите за уровнем масла в баке трансформатора (особенно в расширителе), чтобы убедиться, что уровень масла находится в пределах нормы для обеспечения хорошей изоляции и охлаждения, а также для обнаружения утечки масла из трансформатора.

6. трансформатор тока

   • теория: Пропорциональное преобразование больших токов на первичной стороне в малые токи на вторичной стороне (например, соотношение 1000/5A). На основе принципа электромагнитной индукции значение тока уменьшается с помощью вторичной обмотки с высоким коэффициентом трансформации. Вторичная обмотка подключается к амперметру или защитному реле.

   • функциональность: Обеспечивает точные токовые сигналы для защиты и контроля трансформаторов. Является основой для реализации дифференциальной защиты, защиты от сверхтоков, защиты нулевой последовательности и других видов защиты электрических величин.

7. трансформатор напряжения

   • теория: Пропорциональное преобразование высокого напряжения на первичной стороне в низкое напряжение на вторичной стороне (например, соотношение 110 кВ/100 В). На основе принципа электромагнитной индукции значение напряжения уменьшается с помощью вторичной обмотки с большим числом витков. Вторичная обмотка подключается к вольтметру или защитному реле.

   • функциональность: Обеспечивает точные сигналы напряжения для защиты и контроля трансформатора, для защиты от перенапряжения и пониженного напряжения, а также в качестве эталона для сравнения фаз.

8. Микрокомпьютерные устройства защиты (цифровые реле защиты / интеллектуальные устройства защиты)

   • теория: Используя микропроцессор и технологию цифровой обработки сигнала, он выполняет высокоскоростное арифметическое и логическое суждение путем выборки сигналов тока и напряжения, поступающих от трансформатора. Встроены различные алгоритмы защиты, такие как дифференциальная, от перегрузки по току, от нулевой последовательности, от перенапряжения, от пониженного напряжения и от заземления. При обнаружении неисправности автоматический выключатель управляется для отключения, выдачи сигнала тревоги или выполнения других команд управления через выходную цепь в соответствии с заданным значением защиты и логикой.

   • функциональность: Интегрирует различные функции защиты для достижения комплексной защиты трансформатора и подключенных к нему линий. Он обладает такими преимуществами, как высокая точность, интеллектуальность, самодиагностика, регистрация неисправностей и дистанционная связь.

9. Резистор отключения Выбрасывающий переключатель

   • теория: В некоторых специальных трансформаторах (например, сверхвысоковольтных трансформаторах, работающих параллельно) или после сбоя в системе необходимо быстро высвободить магнитную энергию, накопленную внутри трансформатора, чтобы предотвратить появление аномального напряжения. Этот тип переключателя отвечает за подключение специализированного размагничивающего резистора к одной из обмоток трансформатора для потребления и высвобождения магнитной энергии.

   • функциональность: Используется для защиты изоляции трансформатора от аномально высоких напряжений, вызванных насыщением ярма или специфическими неисправностями.

10. Заземляющие резисторы

    • теория: Когда нейтральная точка трансформатора должна быть заземлена для работы, ток заземления в случае однофазного замыкания на землю ограничивается путем подключения резистора с фиксированным значением сопротивления. Величина сопротивления резистора влияет на величину тока заземления, а также на составляющую напряжения нулевой последовательности.

    • функциональность: Ограничивает токи замыкания на землю, уменьшает влияние замыканий на землю на другое оборудование и может влиять на чувствительность и селективность некоторых защит нулевой последовательности.

11. кабельный разъём

    • теория: Это устройство защиты от перенапряжения, когда линия или трансформатор подвергаются переходному перенапряжению, вызванному ударом молнии или другими причинами, величина сопротивления варистора из оксида цинка (ZnO) на молниеотводе резко падает, и энергия перенапряжения стекает в землю, тем самым защищая изоляцию трансформатора от повреждения. При нормальном напряжении его сопротивление настолько велико, что он практически не проводит ток.

    • функциональность: Защищает трансформатор и его изоляцию от ударов молнии и рабочих перенапряжений.

12. Электромагнитное реле тока

    • теория: Тип реле, используемый в ранние времена. Электромагнитное всасывание создается током, протекающим в катушке, чтобы привести в движение подвижные контакты для замыкания. Защита от перегрузки по току или быстрого отключения достигается в зависимости от величины тока и характеристик задержки при замыкании контактов.

    • функциональность: Обеспечивают основные функции защиты, такие как перегрузка по току, быстрое отключение и т.д., которые в настоящее время в основном заменяются микрокомпьютерными устройствами защиты.

13. Электромагнитное реле напряжения

    • теория: Подобно токовым реле, электромагнитный отсос генерируется напряжением в катушке для приведения в действие контакта. Используется для защиты от перенапряжения, пониженного напряжения и других видов защиты.

    • функциональность: Обеспечивает основные функции защиты, такие как перенапряжение и пониженное напряжение.

14. тепловое реле

    • теория: Используется принцип изгиба биметалла под действием тепла. Когда ток проходит через нагревательный элемент, биметалл нагревается. Когда ток и время нагрева приводят к изгибу биметалла до определенной степени, контакт срабатывает. Обычно используется для защиты от перегрузки.

    • функциональность: Для контроля длительной перегрузки обмоток трансформатора и предотвращения повреждения изоляции в результате перегрева.

15. Сигнальный световой индикатор

    • теория: Простой индикатор, который загорается или мигает при получении сигнала от контакта (например, сигнал тревоги, отключение, состояние устройства).

    • функциональность: Визуализация рабочего состояния трансформатора, сигналов о неисправностях или работы защитных устройств.

16. рабочий механизм

    • теория: Механическое устройство, прикрепленное к автоматическому выключателю (воздушный выключатель, масляный выключатель, вакуумный выключатель и т.д.), отвечающее за выполнение операций закрытия и открытия. Он может быть с электрическим, пружинным или ручным приводом.

    • функциональность: Получает команды на отключение от защитного устройства или команды на закрытие от оператора, таким образом управляя действием автоматического выключателя для подключения или отключения питания трансформатора.

17. прерыватель

    • теория: Коммутационные аппараты, способные включать, проводить и отключать токи нормальной нагрузки, а также проводить и отключать токи повреждения в течение определенного периода времени при заданных условиях. Дугогасительной средой может быть воздух, вакуум, газ SF6 или масло.

    • функциональность: Безопасно и надежно отключает питание трансформатора и изолирует повреждение после команды отключения от защитного устройства.

18. разъединительный выключатель

    • теория: В основном используется для обеспечения видимого разрыва изоляции в отключенном состоянии для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Он не может работать при наличии тока нагрузки, но обычно работает после отключения автоматического выключателя.

    • функциональность: Обеспечьте безопасную и надежную точку отключения при обслуживании трансформаторов, чтобы обеспечить полную изоляцию обслуживающего персонала от оборудования под напряжением.

19. Заземление ножевого затвора

    • теория: Устанавливается на вводной линии трансформатора со стороны высокого или низкого напряжения. Перед обслуживанием оборудования вручную или автоматически закройте шибер заземляющего ножа, и оборудование будет надежно заземлено.

    • функциональность: Надежное заземление высоковольтной секции во время обслуживания оборудования, чтобы предотвратить наведенное напряжение или остаточные заряды, представляющие опасность для обслуживающего персонала.

20. Преобразователь температуры

    • теория: Аналогичен термометру, но преобразует измеренный температурный сигнал в стандартный (например, 4-20 мА) или цифровой сигнал, который может быть дистанционно передан по линии связи в распределенную систему управления (DCS) или систему мониторинга.

    • функциональность: Цифровое преобразование информации о температуре трансформатора для удаленного мониторинга, регистрации и анализа данных.

21. Преобразователь давления

    • теория: Измеряет давление в резервуаре и преобразует сигнал давления в стандартный аналоговый или цифровой выходной сигнал для удаленного мониторинга и управления.

    • функциональность: Мониторинг изменения давления в баке трансформатора может быть использован для определения внутренних неисправностей трансформатора (например, утечки масла, неисправности газогенерации, приводящие к повышению внутреннего давления).

22. Устройство для обнаружения утечек масла

    • теория: Обычно устанавливается в нижней части трансформатора или в прилегающей зоне и использует датчики (например, проводящие датчики, фотоэлектрические датчики) для определения наличия утечек трансформаторного масла.

    • функциональность: Своевременное обнаружение утечки трансформаторного масла, предотвращение влияния недостаточного количества масла на охлаждение и изоляцию, а также выдача аварийных сигналов.

23. манометр для измерения давления газа

    • теория: Для отображения значений давления газа в баке трансформатора или в системе азотной защиты.

    • функциональность: Мониторинг состояния давления газов внутри трансформатора, например, рабочего давления системы азотной защиты.

24. Монитор изоляции

    • теория: Состояние изоляции трансформатора оценивается путем измерения таких параметров, как сопротивление изоляции или тангенс угла диэлектрических потерь между обмотками трансформатора и землей.

    • функциональность: Мониторинг степени ухудшения изоляции трансформатора в режиме реального времени или через регулярные промежутки времени для обеспечения основы для прогнозируемого технического обслуживания.

25. Устройство обнаружения частичного разряда

    • теория: Во внутренней изоляции трансформатора могут присутствовать небольшие электрические разряды (частичные разряды), которые генерируют электромагнитные волны, акустические волны или химические вещества. Устройства обнаружения частичных разрядов (например, высокочастотные датчики тока, ультразвуковые датчики, хроматографические анализаторы) отслеживают эти сигналы, чтобы определить наличие ранних дефектов в изоляции.

    • функциональность: Обнаружение слабых разрядов в изоляционном материале и выявление дефектов изоляции является важным средством ранней диагностики неисправностей в трансформаторах.

26. Анализатор растворенных газов в нефти

    • теория: Типы и содержание растворенных газов в масле анализируются путем отбора проб трансформаторного масла и использования таких методов, как газовая хроматография. Различные виды неисправностей (например, перегрев, разряды) приводят к появлению в масле характерных газов и их комбинаций.

    • функциональность: Диагностика типов неисправностей, происходящих в трансформаторе (например, перегрев, частичный разряд, разряд высокой энергии и т.д.), и их тяжести по анализу растворенных в масле газов является ключевой технологией для мониторинга состояния трансформатора и диагностики неисправностей.

27. Система онлайн-мониторинга трансформаторов

    • теория: Это комплексная система, объединяющая различные датчики и приборы, упомянутые выше (например, температура масла, температура обмотки, уровень масла, давление, частичное разряжение, анализ газов и т.д.), и передающая все данные в центральный диспетчерский пункт или облачную платформу для мониторинга, анализа и раннего предупреждения в режиме реального времени с помощью сетей сбора данных и связи.

    • функциональность: Обеспечивает комплексный мониторинг состояния работы трансформатора в режиме реального времени, реализует техническое обслуживание и предиктивное обслуживание, повышает надежность и безопасность эксплуатации.

28. заземление

    • теория: Соединяет неэлектрически заряженные части трансформатора, такие как металлический корпус и сердечник, с землей. Это достигается с помощью проводников и заземляющих электродов.

    • функциональность: Когда внутри трансформатора происходит пробой изоляции, в результате чего оболочка заряжается, она способна отвести ток повреждения на землю, защитить персонал от поражения электрическим током и обеспечить цепь действия для защитного устройства.

29. Тестер сопротивления изоляции корпуса трансформатора 

    • теория: Изоляция трансформатора проверяется с помощью высоковольтного источника постоянного тока низкого напряжения для измерения сопротивления изоляции.

    • функциональность: Периодически проверяйте общее состояние изоляции трансформатора, чтобы оценить степень увлажнения, разрушения или загрязнения.

30. Тестер сопротивления постоянного тока обмотки трансформатора

    • теория: Измерение величины постоянного сопротивления обмотки трансформатора путем подачи постоянного тока.

    • функциональность: Обследуйте обмотки на предмет обрыва нитей, ослабления разъемов, короткого замыкания между витками и т.д.

31. Тестер коэффициента трансформации

    • теория: Убедитесь в точности соотношения витков обмоток трансформатора, измерив соотношение напряжения (или тока) на первичной и вторичной обмотках.

    • функциональность: Проверьте трансформатор на предмет короткого замыкания между витками, обрыва цепи или плохого контакта устройства РПН.

32. Тестер для определения характеристик холостого хода трансформатора

    • теория: Измерение тока холостого хода, потерь холостого хода и других параметров трансформатора в условиях холостого хода (первичная сторона подключена к напряжению, вторичная сторона разомкнута).

    • функциональность: Оценка качества сердечника трансформатора и состояния магнитопровода.

33. Тестер нагрузочных характеристик трансформаторов

    • теория: Измерение параметров трансформатора под нагрузкой, таких как напряжение короткого замыкания, потери нагрузки и т.д.

    • функциональность: Оценка потерь в обмотках и соединениях трансформатора.

34. Хроматографический анализатор трансформаторного масла

    • теория: Анализирует состав и содержание растворенных газов в трансформаторном масле методом газовой хроматографии для диагностики внутренних неисправностей трансформатора. Это более конкретная реализация анализатора растворенных газов в масле.

    • функциональность: Это основное оборудование анализатора растворенного газа в нефти, которое используется для тонкого анализа состава газа в нефти и определения характера неисправности.

35. тепловизионная камера

    • теория: Датчики инфракрасного излучения используются для обнаружения инфракрасного теплового излучения от поверхности объекта и преобразования его в видимое изображение. Чем выше температура объекта, тем сильнее испускаемое инфракрасное излучение.

    • функциональностьДля бесконтактного определения температуры поверхности во время работы трансформатора, быстрого обнаружения потенциальных горячих точек (например, ослабленных контактов, засоренных охладителей и т.д.), часто используется для проверки.

36. Ультразвуковой детектор

    • теория: Обнаружение ультразвуковых сигналов, генерируемых во время работы трансформатора. Частичные разряды, коронные разряды или дуговые разряды генерируют специфические ультразвуковые волны.

    • функциональность: Используется для обнаружения частичных или коронных разрядов в трансформаторе и является инструментом для ранней диагностики неисправностей.

37. Тестер диэлектрической прочности для изоляционного масла

    • теория: К стандартному образцу масла прикладывается постепенно возрастающее напряжение, пока масло не прорвется. Напряжение пробоя измеряется для оценки изоляционных свойств масла.

    • функциональность: Определяет напряжение пробоя изоляционного масла трансформатора, чтобы определить, соответствует ли изоляционная способность масла требованиям и нуждается ли оно в фильтрации или замене.

38. Тестер диэлектрических потерь для изоляционного масла 

    • теория: Измерение коэффициента диэлектрических потерь (tanδ) изоляционного масла трансформатора при определенной частоте и напряжении. Диэлектрические потери зависят от чистоты и содержания влаги в масле.

    • функциональность: Оцените чистоту и содержание влаги в изоляционном масле.

39. Индикатор положения устройства РПН

    • теория: Механическое или электронное устройство, указывающее текущее положение устройства РПН трансформатора.

    • функциональность: Отобразите положение регулятора напряжения трансформатора (переключатель регулятора напряжения на нагрузке), чтобы убедиться, что регулировка напряжения в норме.

40. Автоматический регулятор давления

    • теория: Отдельная система (иногда встроенная в шкаф управления трансформатором, но чаще внешняя) отвечает за контроль напряжения в системе и автоматическую регулировку положения ответвлений трансформатора для поддержания выходного напряжения в заданном диапазоне.

    • функциональность: Поддерживает стабильность выходного напряжения трансформатора и адаптируется к колебаниям напряжения сети.

41. Подавитель пускового тока возбуждения

    • теория: При замыкании трансформатора возникает большой пусковой ток возбуждения. Для того чтобы этот пусковой ток не привел к случайному срабатыванию защитного устройства, используются некоторые технические средства (например, временное снижение напряжения, изменение фазы замыкания, использование компенсаторов пускового тока и т.д.) для подавления или компенсации этого пускового тока.

    • функциональность: Предотвращает возникновение броска возбуждения в момент замыкания трансформатора от ложного срабатывания защиты.

42. Прибор для измерения сопротивления заземления

    • теория: Измерьте сопротивление системы заземления с помощью специальных приборов.

    • функциональность: Убедитесь, что сопротивление заземления корпуса трансформатора и его контура заземления соответствует требованиям и что эффект заземления гарантирован.

43. Устройство контроля высоковольтных цепей

    • теория: Это может быть интегрированная система мониторинга, которая в режиме реального времени определяет такие параметры, как напряжение, ток, коэффициент мощности, частота и т. д. на высоковольтной стороне трансформатора, и связана с устройством защиты.

    • функциональность: Обеспечивает комплексный мониторинг работы высоковольтной стороны и поддерживает принятие решений по защитным устройствам.

44. Устройство контроля низковольтных цепей

    • теория: Аналогичен устройству контроля цепей ВН, но предназначен для контроля параметров на стороне НН трансформатора.

    • функциональность: Обеспечивает комплексный мониторинг работы низковольтной стороны и поддерживает принятие решений по защитным устройствам.

45. Высоковольтные делители напряжения для контроля изоляции

    • теория: Устройство, используемое для разделения высокого напряжения на более низкие пропорционально напряжению, чтобы можно было измерить или проконтролировать состояние изоляции.

    • функциональностьДля измерения параметров изоляции путем подключения к стороне высокого напряжения мониторов изоляции или другого оборудования для оперативного контроля.

46. Низковольтные делители напряжения для контроля изоляции

    • теория: Используется при необходимости контроля изоляции низковольтной части трансформатора.

    • функциональность: Обеспечивает доступ к сигналу для контроля изоляции на стороне низкого напряжения.

47. Высокочастотное соединительное устройство для контроля изоляции

    • теория: С помощью конденсаторов связи и т.д. высокочастотный сигнал мониторинга подается в высоковольтную цепь трансформатора, и в то же время сигнал локального разряда контролируемой точки выводится наружу.

    • функциональность: Обеспечивает оперативный контроль частичных разрядов и изоляцию от основной защиты.

48. Система мониторинга и диагностики состояния трансформатора в режиме онлайн

    • теория: Это высокоуровневая интегрированная система, объединяющая данные от многочисленных приборов мониторинга и датчиков, упомянутых выше, с передовыми алгоритмами для объединения данных, анализа тенденций, диагностики неисправностей и прогнозирования срока службы.

    • функциональность: Обеспечивает глубокий анализ рабочего состояния трансформатора, позволяя проводить предиктивное обслуживание и улучшать управление состоянием оборудования.

49. Оборудование для испытания изоляции на выдерживаемое напряжение

    • теория: Обеспечивает высокое напряжение (обычно промышленной частоты или постоянного тока) для испытаний изоляции на прочность, чтобы проверить способность изоляции трансформатора выдерживать заданное напряжение.

    • функциональность: Профилактические испытания трансформаторов после изготовления, установки или капитального ремонта для обеспечения удовлетворительной изоляции.

50. Оперативная установка для измерения параметров трансформатора

    • теория: Серия датчиков и измерительных схем интегрирована для измерения в реальном времени различных рабочих параметров трансформатора, таких как напряжение, ток, мощность, частота, температура, сопротивление изоляции и т.д., и данные передаются в главную систему управления.

    • функциональность: Реализация непрерывного онлайн измерения и сбора данных о рабочих параметрах трансформатора

Обратите внимание, что некоторые устройства из приведенного выше списка могут быть взаимосвязаны или интегрированы. Например, многие функции защиты сегодня интегрированы в одно "микрозащитное устройство", которое внутри использует сигналы от различных датчиков. Кроме того, некоторые устройства (например, резисторы заземления, ограничители перенапряжения, разъединители) являются важной частью трансформаторной системы, но они скорее выполняют функции безопасности или технического обслуживания, чем непосредственно являются "защитными устройствами".