Предотвращение проблем при подаче напряжения на трансформаторы подстанций солнечных электростанций

Трансформатор солнечной электростанции не следует включать под напряжение лишь потому, что монтажные работы кажутся завершенными. Первое включение подвергает сердечник, обмотки, систему изоляции, ограничители перенапряжений, кабели, цепи защиты и интерфейс с сетью электрическим воздействиям, отсутствующим при холодной проверке. Надежный пуск начинается с подтверждения того, что трансформатор и подключенная к нему система находятся в известном и согласованном состоянии.

Для трансформатора электрической подстанции солнечной электростанции наиболее серьезные события при подаче напряжения обычно вызваны небольшой группой причин: чрезмерным или плохо контролируемым броском тока намагничивания, неверными предположениями относительно ответвления или группы соединения, увлажнением либо загрязнением изоляции, непроверенной схемой защиты, коммутационными перенапряжениями и непреднамеренной обратной подпиткой от инверторных блоков или вспомогательных источников. Некоторые из этих проблем могут иметь один и тот же видимый признак, например срабатывание реле или аномальный ток. Рассмотрение каждого события как неисправности трансформатора может привести к ненужным попыткам повторного включения и потере ценных диагностических данных.

Прежде чем принимать решение о повторном включении, отличите нормальный бросок тока от повреждения

При подаче напряжения на трансформатор его сердечнику требуется ток намагничивания для создания магнитного потока. Если выключатель замыкается в неблагоприятный момент синусоиды напряжения или в сердечнике сохраняется остаточный магнитный поток после предыдущего отключения, ток в течение короткого времени может значительно превышать нормальное значение холостого хода. Это бросок тока намагничивания, а не обязательно внутреннее повреждение.

Его форма обычно несимметрична и содержит большое количество гармоник. Дифференциальная защита предназначена для отличения этого состояния от повреждения обмотки при правильном применении функций торможения и блокировки по гармоникам. Поэтому срабатывание при включении требует анализа записей, а не визуальных предположений. Изучите фазные токи, дифференциальные и тормозные токи, гармонические составляющие при их наличии, время включения выключателя, формы напряжения и элемент реле, сработавший первым.

Вероятность значительного броска тока повышается, если трансформатор был отключен на короткое время, остаточный магнитный поток не уменьшился ожидаемым образом или несколько трансформаторов включаются от общего источника. Ситуация также может усугубляться слабой сетью, длинными коллекторными кабелями либо последовательностью включения, одновременно подключающей батареи конденсаторов и ненагруженную трансформаторную мощность. Эти условия системы важны, поскольку трансформатор не испытывает включение изолированно от нее.

Вероятность реального внутреннего повреждения выше, если ток остается устойчивым, а не затухает, если характер дифференциального тока не соответствует торможению при броске тока или если одновременно появляются другие признаки: внезапное повышение давления, сигнал газового реле, аномальный шум, продолжающийся после переходного процесса, либо явное расхождение в результатах испытаний изоляции. Не сбрасывайте защиту и не повторяйте ту же операцию коммутации, пока причина срабатывания не будет установлена.

Проверьте электрическую конфигурацию до замыкания выключателя

Пусконаладочная документация часто содержит несколько значений напряжения: напряжение подключения к сети, номинальные значения высокого и низкого напряжения трансформатора, выходное напряжение инвертора, напряжение собственных нужд станции и положение переключателя ответвлений. Прочтение одного правильного значения не доказывает правильность конфигурации. Положение ответвления должно соответствовать утвержденному исследованию включения и фактическому напряжению входящей сети, а не просто оставаться в транспортном или заводском положении.

Неправильный выбор ответвления может создать предотвратимое состояние перенапряжения или пониженного напряжения до начала нормальной генерации солнечных блоков. Это особенно важно там, где напряжение сети повышается в периоды низкой нагрузки. Переключатель ответвлений без возбуждения никогда нельзя переключать под напряжением. Для переключателя ответвлений под нагрузкой подтвердите отображаемое положение, состояние местного и дистанционного управления, сигналы предельных положений, работу моторного привода и соответствие между индикацией управления и механическим положением.

Чередование фаз, соединение обмоток, способ заземления и группа соединения также должны соответствовать настройкам защиты и конструкции коллекторной системы. Трансформатор может успешно пройти испытания сопротивления изоляции, но все же создать серьезную проблему при неправильной полярности трансформаторов тока, подключении дифференциальной защиты или фазировке. До подачи напряжения вторичная инъекция и сквозные проверки должны продемонстрировать, что каждая предусмотренная функция защиты получает правильную величину, а выходные сигналы отключения поступают на соответствующий выключатель.

Схема заземления нейтрали заслуживает отдельного внимания. Обмотка, соединенная звездой с заземленной нейтралью, обмотка, соединенная треугольником, резистор заземления нейтрали и заземляющий трансформатор по-разному ведут себя при однофазных замыканиях на землю и в условиях нулевой последовательности. Настройки защиты, скопированные с аналогичной станции, не являются доказательством их пригодности для установленной конфигурации. Паспортная табличка трансформатора, чертежи защиты, файл настроек реле, коэффициенты трансформаторов тока и фактически выполненные кабельные соединения должны быть согласованы.

Состояние изоляции может измениться между заводскими испытаниями и подачей напряжения на объекте

Масляные трансформаторы подвержены проникновению влаги и загрязнению во время транспортировки, хранения, сборки и работ по оконцеванию кабелей. Герметичный агрегат, прибывший в хорошем состоянии, все же может быть поврежден вследствие испорченной прокладки, открытой системы осушителя, длительного периода воздействия окружающей среды или работ, выполнявшихся во влажных условиях. Поверхностная влага на вводах и кабельных окончаниях может создать риск перекрытия, даже если внутренняя изоляция остается исправной.

Проверка должна быть сосредоточена на признаках, меняющих интерпретацию результатов электрических испытаний. Ищите следы просачивания масла вокруг вводов, радиаторов, клапанов, соединений расширителя и гильз приборов. Проверяйте уровень масла по температурной индикации, а не предполагая, что один уровень является правильным при любой температуре окружающей среды. Проверьте состояние силикагеля, если он установлен, подтвердите снятие транспортировочных фиксаторов там, где это требуется, и убедитесь, что устройства сброса давления, оборудование защиты от внезапного повышения давления и цепи газового реле подключены согласно проекту.

Одного сопротивления изоляции недостаточно, хотя оно и полезно. На его значение влияют температура, длительность испытания, влажность, состояние поверхности и подключенная кабельная система. Низкое значение может быть вызвано загрязненными внешними поверхностями или подключенным оборудованием; высокое значение не доказывает целостность обмоток. Протоколы испытаний следует рассматривать вместе с сопротивлением обмоток, коэффициентом трансформации, током возбуждения, результатами испытаний масла при необходимости и утвержденными изготовителем критериями приемки.

Не упускайте из виду соединения вводов. Ослабленные или неправильно выровненные соединения могут быстро нагреваться после подачи напряжения и позднее выглядеть как внутренняя проблема трансформатора. Болтовые соединения требуют предусмотренных контактных поверхностей, крепежа, момента затяжки и зазоров. Чистое соединение с неправильной идентификацией фазы все равно остается неправильным, поэтому перед подачей напряжения на кабели следует сверить физическую маркировку с утвержденными чертежами.

Контролируйте источники со стороны станции и вспомогательные пути

Солнечные электростанции могут иметь более одного пути, способного влиять на состояние трансформатора. Инверторные станции, оборудование компенсации реактивной мощности, резервные генераторы, аккумуляторные системы и трансформаторы собственных нужд могут подавать напряжение на участки, считающиеся изолированными. План коммутаций должен определять каждый источник, каждую нормально разомкнутую точку, все точки заземления и ожидаемое состояние напряжения на каждой границе.

Обратную подпитку особенно легко неверно оценить, когда низковольтные вспомогательные системы остаются под напряжением во время завершения высоковольтных работ. Проверьте изоляцию утвержденными методами испытаний на соответствующих выводах, затем установите заземления в соответствии с рабочей процедурой. Отключенный выключатель не доказывает, что все выводы трансформатора обесточены; также необходимо учитывать положение разъединителя, кабельные соединения, альтернативные источники питания и наведенное напряжение от смежных цепей.

Небольшие распределительные трансформаторы, питающие ворота, средства связи, освещение или оборудование мониторинга, отделены от главного повышающего трансформатора, но должны рассматриваться в рамках той же проверки границ коммутации. Если для этих вспомогательных нагрузок используется компактный трансформатор на опоре, его номинальные напряжения, схема заземления и защитные устройства должны соответствовать местной распределительной цепи. Например, Однофазный масляный трансформатор на опоре предназначен для распределительных задач с настраиваемыми схемами напряжения и встроенными вариантами защиты; его не следует считать электрически взаимозаменяемым с главным трансформатором станции лишь потому, что оба трансформатора являются масляными.

Коммутационное оборудование и защита от перенапряжений требуют согласованной проверки состояния

Трансформатор может быть исправен, однако событие включения может протекать неудовлетворительно, если выключатель, ограничитель перенапряжений или цепь управления не готовы. Разброс времени срабатывания выключателя между полюсами может увеличить переходные напряжения. Неисправная катушка включения, слабый источник питания управления или неправильная логика защиты от многократного включения могут оставить выключатель в неожиданном состоянии. До начала окна коммутаций подтвердите состояние механизма выключателя, состояние накопленной энергии, цепи отключения и включения, вспомогательные контакты и выбор дистанционного/местного управления.

Ограничители перенапряжений следует проверить на наличие трещин корпуса, поврежденных проводников, ослабленных соединений заземления и признаков проникновения влаги. Их проводники должны быть настолько короткими и прямыми, насколько допускает проект монтажа; длинные петлеобразные соединения добавляют индуктивность и снижают эффективность защиты при быстром импульсе перенапряжения. Бак трансформатора, система нейтрали, заземление ограничителя, соединение экранов кабелей и сеть заземления подстанции должны иметь непрерывность, соответствующую проекту. Соединение, выглядящее низкоомным в одной точке, не подтверждает правильность всего пути тока повреждения.

Батареи конденсаторов и фильтры гармоник должны оставаться в запланированном состоянии во время первого включения. Их слишком раннее включение может усложнить интерпретацию поведения напряжения и тока. Такая же осторожность относится к подключению инверторных блоков. Установите стабильное напряжение трансформатора и подтвердите правильную фазировку до подключения генерации или средств управления реактивной мощностью.

Используйте поэтапную последовательность включения со значимыми контрольными точками

Наиболее безопасная последовательность делает каждый этап наблюдаемым. Включайте трансформатор при изолированных нижестоящих источниках генерации, если это допускается утвержденной конструкцией станции. Выдержите достаточно времени для проверки напряжения, тока холостого хода, сигналов реле, звука трансформатора, индикации уровня масла и любых аварийных сигналов. Кратковременный нормальный бросок тока должен установиться; устойчивое аномальное поведение требует расследования при сохранении записей события.

• Перед включением: сверяйте последнюю однолинейную схему, порядок коммутаций, состояние блокировок, точки заземления, настройки защиты, положение ответвления и утвержденные протоколы испытаний. Устраните расхождения в чертежах до начала полевых коммутаций.
• При подаче напряжения: зафиксируйте записи аварийных событий реле и отметьте точное время включения выключателя. Запишите напряжение источника и напряжение на выводах трансформатора, не полагаясь только на индикацию диспетчерской.
• В течение первого стабильного периода: проверьте наличие необычной вибрации, утечек масла, признаков разряда на вводах, неправильной сигнализации или несоответствия между измеренным и ожидаемым вторичным напряжением.
• Перед подключением инверторных блоков: подтвердите последовательность фаз и совместимость напряжений в предполагаемой точке подключения. Затем добавляйте цепи в утвержденном порядке, чтобы аномальную реакцию можно было отследить до конкретного изменения.

Слышимый звук полезен, но не является решающим признаком. Кратковременное усиление шума сердечника при включении может сопровождать бросок тока. Постоянный резкий шум, новый дребезг, локальные звуки дугового разряда или вибрация, заметно различающаяся между фазами, требуют внимания. Тепловизионный контроль после подачи нагрузки может выявить проблемы соединений, но он не заменяет проверку момента затяжки, фазировки и изоляции перед подачей напряжения.

Если трансформатор отключается при первом включении

Сохраните состояние системы. Зафиксируйте сигналы реле, данные последовательности событий, положение выключателя, положение ответвления, напряжение источника, погодные условия и состояния всего оборудования. Не удаляйте файлы событий и не нормализуйте настройки до их копирования. Последовательность сигналов аварии и отключения часто показывает, была ли инициирующей проблемой дифференциальная защита, максимальная токовая защита, логика отказа выключателя, проблема в цепи управления или внешнее повреждение.

Затем сравните фактическую конфигурацию коммутации с утвержденной. Многие отключения при первом включении возникают из-за простого, но существенного несоответствия: обратной полярности трансформатора тока, оставленной разомкнутой вторичной испытательной перемычки, неснятого временного заземления, неверной группы настроек реле, подключения фазы кабеля не к тому выводу или установки ответвления трансформатора, не обновленной после изменений проекта.

Только после исключения ошибок конфигурации сам трансформатор следует считать основным подозреваемым. Повторные включения без изменения условий создают дополнительную нагрузку и усложняют диагностику. Контролируемое расследование защищает трансформатор и превращает первое отключение в доказательство, а не в нарастающую аварию.