Transformer þrýstingsléttir og bilanagreiningarkerfi

​​​​​​​

 

1. Inngangur

 

Í olíu-spennum sem eru á kafi eru innri þrýstingsbreytingar eðlilegur hluti af rekstrinum. Þegar spenniolía hitnar og kólnar á meðan á hleðslu stendur, stækkar og dregst saman innsiglað gasrými inni í tankinum, sem veldur hægfara þrýstingssveiflum innan spennihlífarinnar. Við venjulegar rekstraraðstæður eiga sér stað þessar þrýstingsbreytingar hægt og eru aðallega tengdar umhverfishitabreytingum og hleðslu spenni.

Hins vegar skapa innri rafmagnsbilanir allt aðra þrýstingshegðun. Atburðir eins og bilanir í vinda eða innri ljósboga geta brotið einangrunarolíu hratt niður í gas og framkallað skyndilega þrýstingsbylgju inni í tankinum. Vegna þess að þessar bilunar-mynduðu þrýstingshækkanir eiga sér stað innan millisekúndna, krefjast spennir ekki aðeins þrýstilokunarbúnað, heldur einnig sérstakt bilanagreiningarkerfi sem geta greint óeðlilega þrýstingshegðun áður en skelfileg bilun í tanki verður.

Af þessum sökum er nútíma spennuverndarkerfi almennt skipt í tvo meginflokka:

• Þrýstiléttarkerfi
• Bilanagreiningarkerfi

Þessi lagskiptu verndarhugmynd endurspeglast víða í IEEE C57 stöðlum og IEC 60076 spennahönnunaraðferðum.

 

2. Þrýstiléttir vs bilanagreining

 

Þrátt fyrir að hugtökin „þrýstingslétting“ og „bilunargreining“ séu stundum notuð til skiptis í spenniiðnaðinum þjóna þau í grundvallaratriðum mismunandi hlutverkum.

Þrýstiléttarbúnaður fyrir spenni er hannaður til að losa líkamlega of mikinn tankþrýsting til að koma í veg fyrir vélræna aflögun eða rof á spennigeyminum. Þessi tæki bregðast fyrst og fremst við þrýstingsstærð og mynda grunninn að spennuþrýstingsvarnarkerfum.

Bilanagreiningartæki fylgjast hins vegar með hraða eða eiginleikum þrýstingsbreytinga sem tengjast innri rafmagnsbilunum. Frekar en að losa þrýsting, búa þeir til viðvörunar- eða útfallsmerki til að einangra spenni frá raforkukerfinu.

Þessi greinarmunur verður sífellt mikilvægari eftir því sem stærð spenni og bilunarorkustig hækkar.

 

Tafla 1 – Mismunur á þrýstingsléttingu og bilanagreiningu

3. Transformer Þrýstiléttarbúnaður

 

3.1 Þrýstingsventill (PRV)​​​​​​​

Þrýstilosunarventillinn er hannaður til að vernda spennitankinn gegn of miklum þrýstingi inni. Þegar þrýstingurinn í tankinum nær losunarþrýstingnum mun lokinn opnast sjálfkrafa til að losa gasið þar til þrýstingurinn fellur niður í öruggan þrýsting. Að auki, hvenær sem nauðsyn krefur, er notendum heimilt að stjórna þrýstilokunarventilnum handvirkt í spennubúnaði með því að toga í stýrihringinn til að draga úr innri þrýstingi.

Undir IEEE framkvæmd er dæmigerður sprunguþrýstingur fyrir PRV spennihönnun um það bil 10 PSIG ±2 PSIG, en CSA forrit nota oft lægri þrýstingsstillingar. Eftir að þrýstingur hefur verið létt af, lokar þrýstiloki í spennikerfum sjálfkrafa aftur til að viðhalda heilleika spennigeymisins.

 

Vegna einfaldrar smíði og áreiðanlegrar notkunar er PRV mikið notað í:

• Stöng-spennir
• Púði-spennir
• Olíu-dreifingarspennar
• Lítil einingastöðvar

 

Í samanburði við stærri spennu-PRD-kerfi eru PRV almennt valin fyrir lægri kVA spennubreyta þar sem þrýstingshækkun er tiltölulega hófleg og fyrirsjáanleg. Í mörgum dreifingarspenniforritum er PRV loki í spennigeymum áfram algengasta form vélrænnar þrýstivarnar.

3.2 Þrýstiléttarbúnaður (PRD)

Þrýstiléttarbúnaður (PRDs) þjóna í meginatriðum sama tilgangi og þrýstiléttarlokar (PRVs): þeir vernda spennitankinn fyrir of miklum innri þrýstingi. Í reynd eru PRDs þó oftar tengd við stærri aflmat. Þú sérð venjulega ekki PRD uppsett á spennum undir um 1.500 kVA, þó að það sé ekkert tæknilega athugavert við að nota einn á smærri einingum ef forritið krefst þess.

Flestir PRD eru festir efst á spennigeyminum, þar sem hægt er að losa innra gas eða þrýstingsuppbyggingu fljótt við bilunarástand.

Hugtökin geta verið ruglingsleg vegna þess að „þrýstilosunarbúnaður“ er oft notaður sem almennt iðnaðarhugtak fyrir bæði PRV og PRD. Í flestum tilfellum eru PRV notaðir á smærri dreifispennum, en PRD eru algengari á stærri einingum eða forritum sem krefjast hraðari þrýstingssvörunar og bilanavísunar.

Þrýstiafléttarbúnaður fyrir spenni sinnir sömu grundvallaraðgerðum og PRV - sem léttir of mikinn innri þrýsting - en er venjulega hannaður með meiri flæðisgetu, hraðan viðbragðstíma, áreiðanlegan endurlokunarafköst og valfrjálsa viðvörunar- eða eftirlitsaðgerðir. Háþróuð PRD hönnun veitir nákvæman opnunarþrýsting, stuttan notkunartíma, áreiðanlegan langtíma-frammistöðu utandyra og skilvirka þéttingu gegn raka, ryki og lofti, sem hjálpar til við að viðhalda jákvæðum tankþrýstingi og bæta rekstraráreiðanleika spenni.

 

Einn helsti kosturinn við hlífðar-PRDs er eftirlitsgeta. Margar samsetningar þrýstiafléttingarbúnaðar fyrir spenni innihalda:

• Sjónrænar merkingar eða aðgerðavísar
• Fjarlægir viðvörunartengiliðir
• SCADA-samhæft eftirlitsúttak

 

Þetta gerir PRD sérstaklega hentug fyrir aðveitustöðvar og iðnaðarorkukerfi þar sem fjarvöktunar er krafist.

PRD er almennt notað í:

• Einingaspennir aðveitustöðvar
• Miðlungs aflspennir
• Stórir rafspennir
• Spennir aðveitustöðva

 

Fyrir stærri veituforrit velja verkfræðingar oft spennufyrirkomulag þrýstiafléttingarbúnaðar í stað minni PRV vegna hærri innri bilunarorku og olíumagns.

3.3 Rofdiskur

Rofdiskar eru venjulega notaðir sem fullkomin neyðarþrýstiafléttingartæki í há-orkuspennuforritum.

Ólíkt PRV eða venjulegum PRD, eru rofdiskar ó-endurstillanleg tæki sem eru hönnuð til að springa samstundis þegar innri þrýstingur nær mikilvægum mörkum. Megintilgangur þeirra er að veita hraða loftræstingu á fullu-svæði meðan á hörmulegum innri bilunartilvikum stendur.

 

Vegna þess að skipta þarf út rofskífum eftir aðgerð eru þeir venjulega fráteknir fyrir:

• Stórir rafspennir
• Ofnspennir
• Dráttarspennir
• Iðnaðarkerfi á háu-stigi

Í verkfræðistörfum tákna rofdiskar hæsta stig vélrænnar þrýstingsvörn.

4. Spennibilunarskynjunartæki

 

4.1 Innri bilunarskynjari (IFD)

Innri bilunarskynjarar (IFDs) eru mikið notaðir á stöng-uppsettum og púða-spennum sem einfalt en mjög áhrifaríkt öryggistæki á vettvangi.

IFD greinir skyndilega innri þrýstingshækkun sem stafar af bilun í ljósboga inni í spennigeyminum. Þegar það er virkjað birtist skærlitaður sjónvísir, sem gerir áhöfnum veitustofnana kleift að bera kennsl á strax að spennirinn hafi lent í innri bilun og ætti ekki að-kveikja aftur.

 

Einn helsti kostur nútíma IFD kerfa er að margar hönnun samþætta staðlað IEEE eða CSA samhæft PRV í spennisamstæðum í sama tæki, sem sameinar:

• Þrýstiléttir
• Bilunarvísun

í eina þétta byggingu.

 

IFDs eru almennt notaðir í:

• Einfasa-stöng-spennir
• Þriggja-pólar-spennir
• Púði-spennir
• Litlir aðveituspennir

Í samanburði við SPR kerfi eru IFD einfaldari, hagkvæmari og sérstaklega hentugur fyrir dreifingarforrit á-stigi.

4.2 Skyndileg þrýstingsgengi (SPR / RPR)

 

Þessi kerfi eru almennt notuð í:

• Miðlungs aflspennir
• Stórir rafspennir
• Afriðunarspennir
• Ofnspennir
• Dráttarspennir

 

Í samanburði við IFDs, veita hröð þrýstingshækkun gengi varnarkerfi hraðari rafmagns samþættingu og henta betur fyrir mikilvægar gagnsemi og iðnaðar forrit.

4.3 Buchholz boðhlaup

Buchholz gengið er gas- og olíu-flæðis-knúið bilanagreiningartæki sem notað er í spennubreytum af-gerð.

Ólíkt SPR og IFD kerfum, sem bregðast fyrst og fremst við þrýstingsbreytingum, greina Buchholz liða innri bilanir í gegnum:

• Gassöfnun
• Olíubylgjuhreyfing

 

Relayið starfar venjulega í tveimur þrepum:

• Viðvörun vegna byrjandi bilana
• Ferð vegna alvarlegra innri bilana

 

Buchholz gengi eru mikið notuð í:

• Einingaaðveitustöðvar af gerðinni-konservator
• Miðlungs aflspennir
• Stórir rafspennir

 

Vegna getu þeirra til að greina bilun í einangrun sem þróast hægt, eru Buchholz liða áfram eitt mikilvægasta bilunarskynjunartæki í stórum olíu-fylltum spennum.

 

5​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​. Verndunarstigveldi í verkfræðistörfum

 

Í raunverulegum spenniforritum eru þessi tæki ekki notuð jafnt í öllum spenniflokkum. Þess í stað verða verndarkerfi smám saman fullkomnari eftir því sem stærð spenni og bilunarorka eykst.

 

Tafla 2 – Dæmigerð notkun verndarbúnaðar eftir spennuflokki

Þessi lagskiptu uppsetning endurspeglar þá verkfræðilegu meginreglu að spennivörn þróast frá undirstöðu vélrænni þrýstingsléttingu í átt að samþættum vélrænum og rafmagnsbilunarvarnarkerfum.

6. Niðurstaða

 

Nútímaleg öryggishönnun spenni byggir á samhæfingu þrýstilokunar og bilanagreiningarkerfa frekar en að treysta á eitt tæki.

PRV og PRD veita stjórnaða vélrænni þrýstingsléttingu við eðlilegar og óeðlilegar rekstraraðstæður. Rofdiskar veita fullkomna neyðarvörn við hörmulegar bilanir. IFDs og skyndileg þrýstingsgengiskerfi greina skyndilega þrýstingshækkun af völdum innri rafmagnsbilana, en Buchholz liða fylgjast með gasmyndun og olíuhreyfingu sem tengist bilun í einangrun.

Saman mynda þessi tæki margra-laga spennuverndararkitektúr sem bætir rekstraráreiðanleika, öryggi starfsfólks og bilunareinangrunargetu þvert á dreifingar-, iðnaðar- og raforkukerfi.