Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
20 październik 2008.

Transformatory TPC z zabezpieczeniem wyłączającym własnym

Transformatory z zabezpieczeniem wyłączającym własnym stają się integralną częścią dnia codziennego. Dzieje się tak za sprawą wielu dystrybutorów, którzy zakwestionowali transformatory rozdzielcze (montowane na słupach). Operatorzy oraz osoby decyzyjne w zakresie technicznym mają rozległą wiedzę na temat transformatorów. Coraz częściej pojawiają się bezpośrednie odniesienia do normy IEC 60076-13 Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej. Poniżej podano zalety transformatorów z zabezpieczeniem wyłączającym własnym (TPC - Transformateur Protection Coupure) oraz wprowadzenie w tajniki zastosowania systemów TPC.

O czym mówi norma IEC 60076-13?
Konieczne jest zapoznanie się z tym rozporządzeniem, a poniższe uwagi mają zachęcić do zapoznania się ze wspomnianą normą.
Co jest celem wspomnianej normy?
Ma ona za zadanie określić poziom parametrów transformatorów wyposażonych w funkcję zabezpieczenia i wyłączenia.
Funkcja ta chroni środowisko, dobra naturalne, ludność oraz osoby obsługujące transformator przed konsekwencjami, które mogą wyniknąć w przypadku zwarcia wewnątrz transformatora. Zadaniem tej funkcji jest wyeliminowani skutków zewnętrznych łuku elektrycznego takich jak wydostanie się cieczy lub gazów (zniszczenie pozostaje wewnątrz zbiornika), wyeliminowanie prądu zwarcia oraz wyłączenie tylko uszkodzonego transformatora bez powstania ogólnej przerwy w dostawie prądu. Jest to główna zaleta urządzenia Dotychczas, bowiem w przypadku wewnętrznych zwarć w transformatorze często stosowane były jedynie zawory ciśnieniowe, których skuteczność nie była faktycznie potwierdzona. Można tez kwestionować poziom bezpieczeństwa przy stosowaniu takich zaworów.

Czego norma ta nie zaleca?
Nie chodzi tu, jak błędnie można wnioskować, o zabezpieczenie samego transformatora. Zgodnie z paragrafem. 6.2 normy IEC 60076-13, -urządzenie pełniące funkcję zabezpieczenia i wyłączenia wewnątrz zbiornika nie powinny być dostępne ani

tca_00

Rys.1 Wyrzuty cieczy lub gazów muszą być wyeliminowane

też regulowane. Inne, dostępne urządzenia zabezpieczające nie odpowiadają, więc wymaganiom normy. Co więcej, takie ograniczenie dostępności współgra z europejską praktyką, zgodnie z którą nie wolno dopuszczać do błędów operacyjnych poprzez umieszczanie w oleju wyłącznika odcinającego średniego napięcia.

Zainteresowanie wyłącznikiem trójfazowym
Aby zagwarantować zgodność z paragrafem 3.2 wspomnianej normy, według której "funkcja wyłączania ma na celu wyeliminowanie prądu oraz niskiego napięcia poprzez automatyczne odcięcie połączenia pomiędzy końcówkami średniego napięcia i częścią czynną", na ogół wymagany jest wyłączenie wszystkich trzech faz we wszystkich przypadkach awaryjnych. Dlatego też (zgodnie z paragrafem 7.4 normy) dostawca jest zobowiązany poinformować o tym, czy wymaganie jest spełnione czy też nie.
Zasada koordynacji. Urządzenie musi być odporne na dopuszczalne przeciążenia zgodnie z normą IEC 60076-7 (zwykle do 1.40 x In przez 3 godziny). Taka przeciążalność urządzenia w większości przypadków jest wystarczająca. Dla transformatorów, które mogą działać w warunkach wykraczających poza granice przeciążenia, czynnikiem chroniącym urządzenie przed uszkodzeniem jest koordynacja bezpieczników umieszczonych po stronie niskiego napięcia transformatora. W ten sposób można uniknąć zagrożeń po stronie wysokiego napięcia związanych z interwencyjnym manewrowaniem transformatorem. Koordynacja między charakterystykami czasowo prądowymi zabezpieczenia wielofazowymi i kolejności zerowej zabezpieczenia podstacji HV/MV ogranicza utratę zasilania tylko do uszkodzonego transformatora. Charakterystyki czasowo prądowe zabezpieczeń muszą być pokazane na tabliczce znamionowej (paragraf 6.2 normy). Musi też być podana maksymalna zdolność wyłączania prądu zwarcia.
Badania TPC Wprowadzenie systemu TPC nie może powodować zmniejszenia niezawodności działania urządzenia. Należy uzasadnić dodatkowe koszty poprzez wykazanie dodatkowych zalet wyrobu. Dlatego też wymagane jest przeprowadzenie całej serii badań wyrobu.

tca_01

Rys. 2 Zakres normy nie obejmuje urządzeń zewnętrznych

Badania potwierdzające niezawodność działania urządzenia:
Poprzez pomiar wyładowań niezupełnych sprawdza się czy którykolwiek z dodanych elementów mógłby, po dłuższym okresie czasu, spowodować awarię wynikającą na skutek na przykład zbyt małej odległości między zespołami urządzeń;
Zbyt mała czułość zabezpieczeń i wyłączenia w stosunku do dopuszczalnych przeciążeń wskazanych w normie IEC 60076-7;
Zbyt mała czułość tej funkcji w przypadku prądu rozruchowego (podczas manipulacji urządzeniami ulokowanymi w innych miejscach sieci);
Wytwarzanie zwiększonego ciśnienia w celu zbadania, czy zbiornik jest w stanie wytrzymać wewnętrzne ciśnienie przed i po wyłączeniu awarii.
Badania sprawdzające zachowanie się funkcji zabezpieczenia i wyłączenia w określonych sytuacjach Badania w różnych sytuacji awaryjnych na różnych egzemplarzach próbnych:
Zwarcie w uzwojeniach po stronie niskiego napięcia;
Usunięcie połowy objętości oleju;
Przyłożenie niszczącego przeciążenia (przewyższającego 3-4 razy prąd znamionowy);
Zwarcie na uzwojeniach po stronie wejściowej;
Zachowanie funkcji zabezpieczenia i wyłączenia w pobliżu prądu o wartościach krytycznych ( paragraf 3 przy użyciu bezpieczników).
Jeśli dielektryk, nie jest olejem mineralnym, wymagane mogą być dodatkowe badania weryfikujące działanie systemu (odnośnik w paragrafie 7.3 normy).
Kryteria stosowane podczas prób:
Wyłączenie urządzenia nie może spowodować nadmiernych przepięć niekompatybilnych z izolacją niskiego i wysokiego napięcia;
Podczas całego procesu badania, w tym piętnastominutowego okresu po wyłączeniu prądu, nie może dojść do zewnętrznych uszkodzeń;
Po wyjęciu urządzenia ze zbiornika bada się czy wszystkie trzy fazy zostały wyłączone, jeśli takie działanie było deklarowane.

tca_02

Przykład na selektywność dla 100 kVA transformatora 'TRANSFIX' TPC.

Przypadek francuski Wszystkie nowe podstacje instalowane w środowisku wiejskim są obecnie wyposażone w transformator 'TPC' (Transformateur Protection Coupure).
Zabezpieczenie wstępne z prostymi bezpiecznikami W latach osiemdziesiątych działy badań i rozwoju francuskiej grupy Electricité de France (EDF) wyraziły chęć stosowania tzw. 'Postes Socles' (transformatory z podstawą), które to miały wbudowane proste bezpieczniki średniego napięcia zanurzone w oleju. Uznano, że bezpieczniki linii napowietrznych narażone są na czynniki zewnętrzne i nie są  pewnym zabezpieczeniem. Mogą ulegać częstym przestawieniom na skutek przypadkowych podmuchów wiatru. Duże dostawy transformatorów 'Postes Socles' zaczęły się w 1988 roku i osiągnęły liczbę 40000 jednostek zainstalowanych w sieci (12000 dostarczyła firma TRANSFIX).
Pierwsze kroki dość szybko pokazały swoje ograniczenia, głównie z następujących powodów:
Nadal zbyt częste były zakłócenia na średnim napięciu;

tca_03

Rys. 3 Dzięki transformatorom TPC bezpieczeństwo stacji wiejskich jest identyczne jak stacji miejskich

W trosce o jakość dystrybucji oddzielono galwanicznie system od sieci zasilającej (oddzielenie takie konieczne jest w razie awarii, by nie uszkodzić odbiorników niskiego napięcia);
Uszkodzenia powstające w transformatorach czasami były zbyt słabe, by wyzwolić bezpieczniki (zwarcia jednofazowe zwykle uruchamiają zabezpieczenie o kolejności składowej zerowej podstacji HV/MV).
 Dlaczego 'TPC'?  Po niszczących skutkach pamiętnej wichury z 1999 r. Francja nie mogła czekać z decyzją o przyspieszeniu budowy linii kablowych wysokiego napięcia w środowiskach wiejskich. Nie wykluczono badań nad większą niezawodnością transformatorów rozdzielczych (w wyniku tych badań powstał sprzęt łączący izolatory tca_04
przepustowe z transformatorem TPC). Tymczasem zmianom regulacyjnym uległy normy międzynarodowe opisujące stacje prefabrykowane (CEI 61330 z 1995 roku, a dziś CEI 62271-202). Międzynarodowa norma o Stacjach Prefabrykowanych głosiła wówczas, że 'należy zapewnić ludziom najwyższy poziom bezpieczeństwa'. Jak zapewnić taki sam poziom bezpieczeństwa podstacji wiejskich, jak w przypadku miejskich podstacji, kiedy brak obwodu średniego napięcia stacji przekaźnikowej ('MV Ring Main Unit') w obudowie nie zezwala na zabezpieczenie poprzez wyłącznik bezpiecznikowy?
Czy trzeba było inwestować w sprzęt w takim samym stopniu w środowisku wiejskim, co miejskim oraz systematycznie stosować cały mechanizm w sytuacjach, gdy istotne były tylko funkcje zabezpieczające (oraz te związane z manewrowaniem sprzętem)? Gdyby ze względów ekonomicznych zignorowano względy bezpieczeństwa w środowisku wiejskim, można byłoby stwierdzić, że istnieje jakaś różnica między prawnymi i moralnymi przedsięwzięciami względem ludności wiejskiej pracowników, a przedsięwzięciami podejmowanymi w środowisku miejskim. Pojawienie się transformatorów 'TPC' rozwiało te wątpliwości oraz doskonale wpasowało się w plany grupy Electricité De France, by zaangażować swoje wysiłki w rozwój zrównoważony. Już w 1994 roku Electricité De France, wyraziła potrzebę sformułowania oferty przetargowej, co w sensie funkcjonalnym doprowadziło do ostatecznego sformułowania specyfikacji HN 52 S 24. Treść tego dokumentu była wykorzystywana wielokrotnie w 2004 roku w ramach normy IEC 60076-13 i dziś stosuje się ją w wielu różnych krajach. Masowa produkcja transformatorów TPC zaczęła się w 2000 roku i osiągnęła rytm produkcyjny 10000 urządzeń rocznie (około 50000 urządzeń jest zainstalowanych obecnie we francuskich sieciach, ponad 15000 z nich pochodzi od firmy TRANSFIX). Rozwiązanie TPC TRANSFIX -


Zasady
Wraz z rozpoczęciem swojego projektu w 1995 roku, firma TRANSFIX zdefiniowała wskazówki dotyczące jego rozwoju:
Wszystkie elementy funkcji zabezpieczania i wyłączania muszą być obecnie używane oraz łatwo dostępne;
Złożenie mechanizmu urządzenia dokonuje się w całości w fabryce, a działanie każdej jednostki bada się indywidualnie jeszcze przed wbudowaniem do transformatora;
Aby transformator zachował swoją niezawodność przez cały okres użytkowania oraz aby uniknąć niepożądanego jego wyłączenia, musi on zachować prostotę i niezawodność. Dlatego też zrezygnowano z umieszczenia w misie olejowej urządzenia nadciśnieniowego i czujnika poziomów.
Wyprodukowany przez TRANSFIX system TPC jest odpowiedzią na wszystkie rodzaje uszkodzeń. System uwzględnia wszystkie rodzaje uziemienia punktu zerowego, w tym cewkę kompensującą Petersena.
Działanie przy wysokoenergetycznych, wielofazowych, awariach wewnętrznych
Trzy bezpieczniki z wybijakiem (wskaźnikiem zadziałania) są zanurzone w oleju, połączone z wyłącznikiem, który poprzez złącze mechaniczne, powodują wyłączenie wszystkich trzech faz nawet, jeśli tylko jedna z nich jest uszkodzona.
Działanie przy niskoenergetycznych awariach wewnętrznych (takich jak na przykład zwarcie jednofazowe)
Umieszczony w obwodzie uziemionym, wybijak działa na mechaniczne rozłączenie prądów wynoszących zaledwie kilka amperów. Oryginalną cechą tego systemu jest układ izolacyjny części ruchomej, który to zapewnia, że prąd jednofazowy nie może przepłynąć inaczej niż przez wybijak w obwodzie uziemionym.
Ocena wiarygodności Podczas wstępnej procedury akceptacyjnej 30 pierwowzorów (o mocy od 50kVA do 630 kVA) pozytywnie przeszło laboratoryjne próby niszczące w laboratorium LEP Renardi'res (w Fontainebleau koło Paryża), jak wspomniano w paragrafie 2. W ciągu ostatnich sześciu lat, grupa Electricité de France potwierdziła trwałość systemu TPC poprzez procedury próbne - powtarzając, zgodnie z normą, te same próby niszczące (około pięciu urządzeń pobieranych jest, co roku z zasobów TRANSFIX-u). W lutym 2004 roku. TRANSFIX postanowiła zwiększyć swoje kompetencje na arenie międzynarodowej. Zademonstrowała, więc skuteczność transformatorów TPC w duńskim laboratorium w Arnhem (raporty 240-04, 241-04, 242-04, 243-04). Głównym celem programu było, między innymi ostateczne potwierdzenie zachowania się urządzenia podczas zwarcia jednej fazy (raport 241-04). Oceny wiarygodności powiększyły się w ten sposób o dodatkowy dowód zgodny z IEC 60076-13 !
Pierwszy krok: udoskonalenie transformatorów montowanych u dołu słupów
tca_05

Jeden z rodzajów szeroko rozpowszechnionej stacji wiejskiej ma wbudowany klasyczny transformator oraz tablicę rozdzielczą niskiego napięcia. Wymagania rynku i rozwój technologii doprowadziły do zastąpienia klasycznego transformatora systemem TPC, działającym przy takich samych wartościach znamionowych.
Podsumowanie: w kierunku jeszcze większych innowacji
System 'TPC' w dużym stopniu wspomaga respektowanie norm międzynarodowych dla stacji prefabrykowanych zarówno w postaci merytorycznych jak i pisemnych przepisów. Funkcja zabezpieczenia własnego wyłączającego stanowi kolejny naturalny krok do przodu, będący wynikiem zastosowania wtykowych izolatorów przepustowych. Celem tej innowacji było zmniejszenie ryzyka awarii na połączeniach sprzężonych sieci średniego napięcia. Skoro system TPC już teraz przyczynia się do unowocześnienia podstacji montowanych u dołu słupów, to właśnie unowocześnienie modeli dla sieci kablowych otworzy drzwi dla jeszcze bardziej nowoczesnych zastosowań.
Źródło: Urządzenia dla Energetyki
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl