Systemau Lleddfu Pwysau Trawsnewidydd a Systemau Canfod Nam

​​​​​​​

 

1. Rhagymadrodd

 

Mewn-trawsnewidwyr trochi olew, mae newidiadau pwysau mewnol yn rhan arferol o weithrediad. Wrth i olew trawsnewidyddion gynhesu ac oeri yn ystod cylchoedd llwytho, mae'r gofod nwy wedi'i selio y tu mewn i'r tanc yn ehangu ac yn cyfangu, gan achosi amrywiadau graddol mewn pwysedd o fewn amgaead y trawsnewidydd. O dan amodau gweithredu arferol, mae'r newidiadau pwysau hyn yn digwydd yn araf ac yn gysylltiedig yn bennaf ag amrywiad tymheredd amgylchynol a llwytho trawsnewidyddion.

Fodd bynnag, mae diffygion trydanol mewnol yn creu ymddygiad pwysau cwbl wahanol. Gall digwyddiadau fel methiannau dirwyn i ben neu arcing mewnol ddadelfennu olew inswleiddio yn nwy yn gyflym, gan gynhyrchu ton pwysau sydyn y tu mewn i'r tanc. Oherwydd bod y codiadau gwasgedd a gynhyrchir gan namau hyn yn digwydd o fewn milieiliadau, mae trawsnewidyddion angen nid yn unig dyfeisiau lleddfu pwysau, ond hefyd systemau canfod namau pwrpasol sy'n gallu nodi ymddygiad pwysedd annormal cyn i'r tanc fethu'n drychinebus.

Am y rheswm hwn, mae systemau amddiffyn trawsnewidyddion modern yn gyffredinol wedi'u rhannu'n ddau gategori mawr:

• Systemau lleddfu pwysau
• Systemau canfod namau

Mae'r athroniaeth amddiffyn haenog hon yn cael ei hadlewyrchu'n eang yn safonau IEEE C57 ac arferion dylunio trawsnewidyddion IEC 60076.

 

2. Rhyddhad Pwysau vs Canfod Nam

 

Er bod y termau "rhyddhad pwysau" a "chanfod namau" weithiau'n cael eu defnyddio'n gyfnewidiol yn y diwydiant trawsnewidyddion, maent yn gwasanaethu swyddogaethau sylfaenol wahanol.

Mae dyfais rhyddhad pwysau trawsnewidydd wedi'i gynllunio i ryddhau pwysau gormodol y tanc yn gorfforol er mwyn atal anffurfiad mecanyddol neu rwyg y tanc trawsnewidydd. Mae'r dyfeisiau hyn yn ymateb yn bennaf i faint pwysau ac yn ffurfio sylfaen systemau amddiffyn pwysau trawsnewidyddion.

Mae dyfeisiau canfod diffygion, ar y llaw arall, yn monitro cyflymder neu nodweddion newid pwysau sy'n gysylltiedig â diffygion trydanol mewnol. Yn hytrach na rhyddhau pwysau, maen nhw'n cynhyrchu signalau larwm neu faglu i ynysu'r newidydd o'r system bŵer.

Daw'r gwahaniaeth hwn yn fwyfwy pwysig wrth i faint y trawsnewidydd a lefel egni nam yn cynyddu.

 

Tabl 1 – Gwahaniaeth rhwng Lleddfu Pwysau a Chanfod Namau

3. Dyfeisiau Lleddfu Pwysau Trawsnewidydd

 

3.1 Falf Lleddfu Pwysau (PRV)​​​​​​​

Mae'r Falf Rhyddhau Pwysedd wedi'i gynllunio i amddiffyn y tanc trawsnewidydd rhag pwysau gormodol y tu mewn. Unwaith y bydd y pwysau yn y tanc yn cyrraedd y pwysau rhyddhau, bydd y falf yn agor yn awtomatig i ryddhau'r nwy nes bod y pwysau yn disgyn i'r pwysau diogel. Yn ogystal, pryd bynnag y bo angen, caniateir i ddefnyddwyr weithredu'r falf rhyddhad pwysau â llaw mewn cymwysiadau trawsnewidydd trwy dynnu'r cylch gweithredu i leihau pwysau mewnol.

O dan arfer IEEE, mae'r pwysau cracio nodweddiadol ar gyfer dyluniad trawsnewidydd PRV oddeutu 10 PSIG ±2 PSIG, tra bod cymwysiadau CSA yn aml yn defnyddio gosodiadau pwysedd is. Ar ôl i bwysau gael ei leddfu, mae'r falf rhyddhad pwysau mewn systemau trawsnewidyddion yn ail-selio'n awtomatig i gynnal cywirdeb tanc trawsnewidydd.

 

Oherwydd ei adeiladu syml a'i weithrediad dibynadwy, defnyddir PRV yn eang mewn:

• Trawsnewidyddion wedi'u gosod ar bolyn
• Trawsnewidyddion wedi'u gosod ar bad{0}
• Trawsnewidyddion dosbarthu olew -trochi
• Is-orsafoedd unedau bach

 

O'i gymharu â systemau PRD trawsnewidyddion mwy, mae PRVs yn cael eu ffafrio yn gyffredinol ar gyfer trawsnewidyddion kVA is lle mae cynnydd pwysau yn gymharol gymedrol a rhagweladwy. Mewn llawer o gymwysiadau trawsnewidyddion dosbarthu, y falf PRV mewn tanciau trawsnewidyddion yw'r math mwyaf cyffredin o amddiffyniad pwysau mecanyddol sylfaenol o hyd.

3.2 Dyfais Lleddfu Pwysau (PRD)

Mae dyfeisiau lleddfu pwysau (PRDs) yn ei hanfod yn gwasanaethu'r un pwrpas â falfiau lleddfu pwysau (PRVs): maent yn amddiffyn y tanc trawsnewidydd rhag pwysau mewnol gormodol. Yn ymarferol, fodd bynnag, mae PRDs yn cael eu cysylltu'n fwy cyffredin â chyfraddau pŵer mwy. Fel arfer ni fyddwch yn gweld PRD wedi'i osod ar drawsnewidwyr o dan tua 1,500 kVA, er nad oes dim o'i le yn dechnegol ar ddefnyddio un ar unedau llai os yw'r cais yn gofyn amdano.

Mae'r rhan fwyaf o PRDs wedi'u gosod ar ben y tanc trawsnewidydd, lle gellir rhyddhau nwy mewnol neu groniad pwysau yn gyflym yn ystod cyflwr diffygiol.

Gall y derminoleg fod yn ddryslyd oherwydd bod "dyfais lleddfu pwysau" yn aml yn cael ei ddefnyddio fel term diwydiant cyffredinol ar gyfer PRVs a PRDs. Yn y rhan fwyaf o achosion, defnyddir PRVs ar drawsnewidyddion dosbarthu llai, tra bod PRDs yn fwy cyffredin ar unedau mwy neu gymwysiadau sy'n gofyn am ymateb pwysau cyflymach ac arwydd o fai.

Mae dyfais lleddfu pwysau trawsnewidydd yn cyflawni'r un swyddogaeth sylfaenol â PRV - gan leddfu pwysau mewnol gormodol - ond fe'i cynlluniwyd yn nodweddiadol gyda gallu llif uwch, amser ymateb cyflym, perfformiad ail-selio dibynadwy, a swyddogaethau larwm neu fonitro dewisol. Mae dyluniadau PRD uwch yn darparu pwysau agor cywir, amser gweithredu byr, perfformiad awyr agored hirdymor dibynadwy, a selio effeithiol yn erbyn lleithder, llwch ac aer sy'n dod i mewn, gan helpu i gynnal pwysedd tanc cadarnhaol a gwella dibynadwyedd gweithredol y trawsnewidydd.

 

Un fantais fawr o PRDs wedi'u gosod ar glawr yw gallu monitro. Mae llawer o gynulliadau dyfeisiau lleddfu pwysau trawsnewidyddion yn cynnwys:

• Semafforau gweledol neu ddangosyddion gweithrediad
• Cysylltiadau larwm o bell
• SCADA-allbynnau monitro cydnaws

 

Mae hyn yn gwneud PRDs yn arbennig o addas ar gyfer is-orsafoedd cyfleustodau a systemau pŵer diwydiannol lle mae angen monitro o bell.

Mae PRDs yn cael eu cymhwyso'n gyffredin mewn:

• Trawsnewidyddion is-orsaf uned
• Trawsnewidyddion pŵer canolig
• Trawsnewidyddion pŵer mawr
• Trawsnewidwyr is-orsaf cyfleustodau

 

Ar gyfer cymwysiadau cyfleustodau mwy, mae peirianwyr yn aml yn dewis trefniant newidydd dyfais lleddfu pwysau yn lle PRV llai oherwydd ynni fai mewnol uwch a chyfaint olew.

3.3 Disg Rhwygo

Mae disgiau rhwyg yn cael eu defnyddio fel dyfeisiau lleddfu pwysau brys yn y pen draw mewn cymwysiadau trawsnewidyddion ynni uchel.

Yn wahanol i PRVs neu PRDs safonol, dyfeisiau na ellir eu hailosod yw disgiau rhwyg sydd wedi'u cynllunio i fyrstio'n syth pan fydd pwysau mewnol yn cyrraedd terfyn critigol. Eu prif bwrpas yw darparu awyriad ardal lawn gyflym yn ystod digwyddiadau nam mewnol trychinebus.

 

Oherwydd bod yn rhaid disodli disgiau rhwyg ar ôl llawdriniaeth, maent fel arfer yn cael eu cadw ar gyfer:

• Trawsnewidyddion pŵer mawr
• Trawsnewidwyr ffwrnais
• Trawsnewidyddion tyniant
• Systemau diwydiannol lefel nam uchel

Mewn ymarfer peirianneg, mae disgiau rhwyg yn cynrychioli'r lefel uchaf o amddiffyniad pwysau mecanyddol.

4. Dyfeisiau Canfod Nam Trawsnewidydd

 

4.1 Synhwyrydd Nam Mewnol (IFD)

Mae Synwyryddion Namau Mewnol (IFDs) yn cael eu defnyddio'n eang ar drawsnewidyddion wedi'u gosod ar bolyn a phad-fel dyfais diogelwch maes syml ond hynod effeithiol.

Mae IFD yn canfod cynnydd sydyn mewn pwysedd mewnol a achosir gan namau bwa y tu mewn i'r tanc trawsnewidydd. Pan fydd wedi'i actifadu, bydd dangosydd gweledol lliw llachar yn ymddangos, gan alluogi criwiau cyfleustodau i nodi ar unwaith bod y trawsnewidydd wedi profi nam mewnol ac na ddylai gael ei adfywio.

 

Un fantais fawr o systemau IFD modern yw bod llawer o ddyluniadau yn integreiddio PRV safonol sy'n cydymffurfio â IEEE neu CSA mewn gwasanaethau trawsnewidyddion i'r un ddyfais, gan gyfuno:

• Lleddfu pwysau
• Arwydd o nam

i mewn i un strwythur cryno.

 

Defnyddir IFDs yn gyffredin mewn:

• Trawsnewidyddion wedi'u gosod ar bolyn un cyfnod
• Trawsnewidyddion wedi'u gosod mewn -polyn tri cham
• Trawsnewidyddion wedi'u gosod ar bad{0}
• Trawsnewidyddion is-orsaf fach

O gymharu â systemau SPR, mae IFDs yn symlach, yn fwy darbodus, ac yn arbennig o addas ar gyfer cymwysiadau lefel dosbarthu.

4.2 Cyfnewid Pwysau Sydyn (SPR / RPR)

 

Defnyddir y systemau hyn yn gyffredin mewn:

• Trawsnewidyddion pŵer canolig
• Trawsnewidyddion pŵer mawr
• Trawsnewidyddion unionydd
• Trawsnewidwyr ffwrnais
• Trawsnewidyddion tyniant

 

O'i gymharu ag IFDs, mae systemau amddiffyn cyfnewid cynnydd pwysau cyflym yn darparu integreiddiad trydanol cyflymach ac yn fwy addas ar gyfer cymwysiadau cyfleustodau a diwydiannol hanfodol.

4.3 Ras Gyfnewid Buchholz

Mae ras gyfnewid Buchholz yn ddyfais canfod namau a weithredir gan nwy ac olew a ddefnyddir mewn trawsnewidyddion math cadwraeth.

Yn wahanol i systemau SPR ac IFD, sy'n ymateb yn bennaf i newidiadau pwysau, mae trosglwyddiadau Buchholz yn canfod diffygion mewnol trwy:

• Cronni nwy
• Symudiad ymchwydd olew

 

Mae'r ras gyfnewid fel arfer yn gweithredu mewn dau gam:

• Larwm am feiau cychwynnol
• Baglu am ddiffygion mewnol difrifol

 

Defnyddir rasys cyfnewid Buchholz yn eang mewn:

• Cadwraethwr-math o is-orsafoedd uned
• Trawsnewidyddion pŵer canolig
• Trawsnewidyddion pŵer mawr

 

Oherwydd eu gallu i ganfod namau insiwleiddio sy'n datblygu'n araf, mae trosglwyddiadau Buchholz yn parhau i fod yn un o'r dyfeisiau canfod namau pwysicaf mewn trawsnewidyddion mawr llawn olew.

 

5​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​. Hierarchaeth Amddiffyn mewn Ymarfer Peirianneg

 

Mewn cymwysiadau trawsnewidyddion go iawn, ni ddefnyddir y dyfeisiau hyn yn gyfartal ar draws yr holl ddosbarthiadau trawsnewidyddion. Yn lle hynny, mae systemau amddiffyn yn dod yn fwyfwy datblygedig wrth i faint y trawsnewidydd ac egni namau gynyddu.

 

Tabl 2 – Cymhwysiad Dyfais Amddiffyn Nodweddiadol yn ôl Dosbarth Trawsnewidydd

Mae'r cyfluniad haenog hwn yn adlewyrchu'r egwyddor beirianyddol bod amddiffyniad trawsnewidyddion yn esblygu o ryddhad pwysau mecanyddol sylfaenol tuag at systemau amddiffyn diffygion mecanyddol a thrydanol integredig.

6. Diweddglo

 

Mae dyluniad diogelwch trawsnewidyddion modern yn seiliedig ar gydgysylltu systemau lleddfu pwysau a chanfod diffygion yn hytrach na dibynnu ar un ddyfais.

Mae PRVs a PRDs yn darparu rhyddhad pwysau mecanyddol rheoledig yn ystod amodau gweithredu arferol ac annormal. Mae disgiau rhwyg yn darparu amddiffyniad brys yn y pen draw yn ystod diffygion trychinebus. Mae IFDs a systemau cyfnewid pwysau sydyn yn canfod cynnydd pwysau sydyn a achosir gan ddiffygion trydanol mewnol, tra bod trosglwyddyddion Buchholz yn monitro cynhyrchu nwy a symudiad olew sy'n gysylltiedig â datblygu methiannau inswleiddio.

Gyda'i gilydd, mae'r dyfeisiau hyn yn ffurfio pensaernïaeth amddiffyn trawsnewidyddion aml-haen sy'n gwella dibynadwyedd gweithredol, diogelwch personél, a gallu ynysu diffygion ar draws systemau pŵer dosbarthu, diwydiannol a chyfleustodau.