- Zaščita transformatorjev za različne vrste transformatorjev
- Pogoste vrste zaščite transformatorjev
- Zaščita pred pregrevanjem v transformatorjih
- Zaščita pred pretokom v transformatorju
- Diferencialna zaščita transformatorja
- Omejena zaščita pred zemeljskimi napakami
- Rele Buchholz (zaznavanje plina)
- Zaščita pred prelivanjem
Transformatorji so ena najpomembnejših in najdražjih komponent katerega koli distribucijskega sistema. To je zaprta statična naprava, ki je običajno prežeta z oljem, zato so napake, ki se pojavljajo na njej, omejene. Toda učinek redke napake je lahko zelo nevaren za transformator in dolg čas popravila in zamenjave transformatorjev še poslabša stvari. Zato je zaščita močnostnih transformatorjev zelo pomembna.
Napake na transformatorju so v glavnem razdeljene na dve vrsti, in sicer na zunanje napake in notranje napake, da se prepreči kakršna koli nevarnost za transformator, zunanjo napako odpravi kompleksen relejni sistem v najkrajšem možnem času. Notranje napake temeljijo predvsem na senzorjih in merilnih sistemih. O teh procesih bomo govorili naprej v članku. Preden pridemo tja, je pomembno razumeti, da obstaja veliko vrst transformatorjev in v tem članku bomo razpravljali predvsem o močnostnem transformatorju, ki se uporablja v distribucijskih sistemih. Prav tako lahko spoznate delovanje močnostnega transformatorja, da razumete njegove osnove.
Osnovne zaščitne funkcije, kot sta zaščita pred prebujanjem in zaščita na podlagi temperature, lahko prepoznajo pogoje, ki sčasoma privedejo do okvare, vendar je popolna zaščita transformatorja, ki jo zagotavljajo releji in tokovni transformatorji, primerna za transformatorje v kritičnih aplikacijah.
V tem članku bomo govorili o najpogostejših načelih, ki se uporabljajo za zaščito transformatorjev pred katastrofalnimi okvarami.
Zaščita transformatorjev za različne vrste transformatorjev
Zaščitni sistem, ki se uporablja za močnostni transformator, je odvisen od njegovih kategorij. Spodnja tabela prikazuje, da
| Kategorija | Ocena transformatorja - KVA | |
| 1 faza | 3 faza | |
| jaz | 5 - 500 | 15 - 500 |
| II | 501 - 1667 | 501 - 5000 |
| III | 1668 - 10.000 | 5001 - 30.000 |
| IV | > 10.000 | > 30.000 |
- Transformatorji v območju 500 KVA spadajo v kategorijo I in II, zato so ti zaščiteni z varovalkami, za zaščito transformatorjev do 1000 kVA (distribucijski transformatorji za 11kV in 33kV) pa se običajno uporabljajo srednjenapetostni odklopniki.
- Pri transformatorjih 10 MVA in več, ki spada pod (kategoriji III in IV), je bilo treba za njihovo zaščito uporabiti diferencialne releje.
Poleg tega se za zaščito transformatorjev pogosto uporabljajo mehanski releji, kot so Buchholtzovi releji, in nenadni tlačni releji. Poleg teh relejev se pogosto uporablja zaščita pred toplotno preobremenitvijo, da se podaljša življenjska doba transformatorja in ne za odkrivanje napak.
Pogoste vrste zaščite transformatorjev
- Zaščita pred pregrevanjem
- Zaščita pred prevelikim tokom
- Diferencialna zaščita transformatorja
- Zaščita pred zemeljskimi napakami (omejeno)
- Rele Buchholz (zaznavanje plina)
- Zaščita pred prelivanjem
Zaščita pred pregrevanjem v transformatorjih
Transformatorji se pregrejejo zaradi preobremenitve in kratkega stika. Dovoljena preobremenitev in ustrezno trajanje sta odvisna od vrste transformatorja in razreda izolacije, ki se uporablja za transformator.
Večje obremenitve lahko vzdržujemo zelo kratko, če trajajo zelo dolgo, lahko poškodujejo izolacijo zaradi dviga temperature nad predpostavljeno najvišjo temperaturo. Temperatura v oljno hlajenem transformatorju se šteje za najvišjo, ko je njegova 95 * C, nad katero se pričakovana življenjska doba transformatorja zmanjša in ima škodljive učinke na izolacijo žice. Zato postane zaščita pred pregrevanjem bistvena.
Veliki transformatorji imajo naprave za zaznavanje temperature olja ali navitja, ki merijo temperaturo olja ali navitja, običajno obstajata dva načina merjenja, eden se nanaša na merjenje vročih točk, drugi pa kot merjenje zgornjega olja, spodnja slika prikazuje tipično termometer z regulatorjem temperature iz reinhausena, ki se uporablja za merjenje temperature konzervativnega tipa transformatorja, izoliranega s tekočino.
Škatla ima merilnik števila, ki prikazuje temperaturo transformatorja (to je črna igla), rdeča igla pa nastavljeno vrednost alarma. Če črna igla preseže rdečo iglo, naprava sproži alarm.
Če pogledamo navzdol, lahko vidimo štiri puščice, skozi katere lahko napravo konfiguriramo tako, da deluje kot alarm ali izklop, ali pa jih lahko uporabimo za zagon ali zaustavitev črpalk ali hladilnih ventilatorjev.
Kot lahko vidite na sliki, je termometer nameščen na vrhu rezervoarja transformatorja nad jedrom in navitjem, to je storjeno, ker bo najvišja temperatura v središču rezervoarja zaradi jedra in navitij. Ta temperatura je znana kot najvišja temperatura olja. Ta temperatura nam daje oceno temperature vročih točk jedra transformatorja. Današnji optični kabli se uporabljajo v nizkonapetostnem navitju za natančno merjenje temperature transformatorja. Tako se izvaja zaščita pred pregrevanjem.
Zaščita pred pretokom v transformatorju
Zaščitni sistem za prekomerno tok je eden najzgodnejših razvitih zaščitnih sistemov, razvrščen nadtokovni sistem je bil razvit za zaščito pred prenapetostnimi razmerami. distributerji moči uporabljajo to metodo za odkrivanje napak s pomočjo relejev IDMT. to pomeni, da imajo releji:
- Inverzna značilnost in
- Minimalni čas delovanja.
Zmogljivosti releja IDMT so omejene. Tovrstni releji morajo biti nastavljeni na 150% do 200% največjega nazivnega toka, sicer bodo releji delovali v primeru preobremenitve v sili. Ti releji zato zagotavljajo manjšo zaščito pred napakami v rezervoarju transformatorja.
Diferencialna zaščita transformatorja
Odstotna napetostna diferenčna zaščita se uporablja za zaščito močnostnih transformatorjev in je ena najpogostejših shem zaščite transformatorjev, ki zagotavlja najboljšo splošno zaščito. Te vrste zaščite se uporabljajo za transformatorje z močjo nad 2 MVA.
Na eni strani je transformator zvezdno povezan, na drugi strani pa delta. CT-ji na zvezdni strani so delta-povezani, tisti na delta-povezani strani pa zvezdno povezani. Nevtralni del obeh transformatorjev je ozemljen.
Transformator ima dve tuljavi, ena je delovna tuljava, druga pa zadrževalna tuljava. Kot že ime pove, se zadrževalna tuljava uporablja za ustvarjanje zaporne sile, delovna tuljava pa za izdelavo obratovalne sile. Zadrževalna tuljava je povezana s sekundarnim navitjem tokovnih transformatorjev, delovna tuljava pa je povezana med ekvipotencialno točko CT.
Delo diferencialne zaščite transformatorja:
Običajno delovna tuljava nima toka, saj se tok ujema z obeh strani močnostnih transformatorjev. Ko pride do notranje napake v navitjih, se spremeni ravnotežje in delovne tuljave diferencialnega releja začnejo proizvajati diferenčni tok med obema stranema transformatorja. Tako rele sproži odklopnike in zaščiti glavni transformator.
Omejena zaščita pred zemeljskimi napakami
Ko pride do okvare na pušastem transformatorju, lahko teče zelo visok tok napake. V tem primeru je treba napako odpraviti čim prej. Doseg določene zaščitne naprave mora biti omejen le na območje transformatorja, kar pomeni, da se v primeru, da se katera koli zemeljska napaka pojavi na drugem mestu, sproži rele, dodeljen za to območje, drugi releji pa morajo ostati enaki. Torej, zato se rele imenuje Rele z omejeno ozemljitveno zaščito.
Na zgornji sliki je zaščitna oprema na zaščiteni strani transformatorja. Predpostavimo, da je to primarna stran, in predpostavimo tudi, da je na sekundarni strani transformatorja ozemljitev. Če je na tleh napaka, bo zaradi zemeljske napake tam ničelna komponenta ničelne sekvence, ki bo krožila samo na sekundarni strani. In to se ne bo odražalo na primarni strani transformatorja.
Ta rele ima tri faze, če pride do napake, pa bodo imeli tri komponente, pozitivne komponente zaporedja, komponente negativnega zaporedja in komponente ničelnega zaporedja. Ker so pozitivne komponente bleščic premaknjene za 120 *, bo tako v vsakem trenutku vsota vseh tokov tekla skozi zaščitni rele. Torej bo vsota njihovih tokov enaka nič, saj so premaknjeni za 120 *. Podobno velja za komponente negativnega zaporedja.
Zdaj pa predpostavimo, da se pojavi stanje napake. To napako bodo CT zaznali, saj ima komponento ničelnega zaporedja in tok začne teči skozi zaščitni rele, ko se to zgodi, se rele sproži in zaščiti transformator.
Rele Buchholz (zaznavanje plina)
Zgornja slika prikazuje Buchholzov rele. Buchholtz rele je vgrajena med glavnim vezjem in cisterno konservatorja, ko pride do napake v transformatorju, da zazna rešiti plin s pomočjo plovcem.
Če pogledate od blizu, lahko vidite puščico, plin izteka iz glavnega rezervoarja v rezervoar, običajno v samem transformatorju ne sme biti plina. Večina plina se imenuje raztopljeni plin in lahko nastane devet različnih vrst plinov, odvisno od stanja okvare. Na vrhu tega releja sta dva ventila, ki se uporabljajo za zmanjšanje kopičenja plina, uporablja pa se tudi za odvzem vzorca plina.
Ko pride do okvare, imamo iskre med navitji ali med navitji in sredico. Ti majhni električni izpusti v navitjih bodo ogrevali izolacijsko olje in olje se bo razgradilo, tako da bo ustvarilo pline, resnost okvare pa bo zaznala, katera očala so ustvarjena.
Pri velikem praznjenju energije bo nastala acetilen, in kot morda veste, acetilen potrebuje veliko energije. In vedno se morate zavedati, da bodo pri kakršni koli napaki nastali plini. Z analizo količine plina lahko ugotovimo resnost napake.
Kako deluje rele Buchholz (zaznavanje plina)?
Kot lahko vidite na sliki, imamo dva plovca: zgornji plovec in spodnji plovec, prav tako imamo pregradno ploščo, ki potiska spodnji plovec.
Ko pride do velike električne napake, proizvede veliko plina, kot plin teče skozi cev, ki premakne pregradno ploščo in zaradi česar spodnji plava navzdol, zdaj imamo kombinacijo, zgornji plovec je gor in spodnji plovec je navzdol in pregradna plošča se je nagnila. Ta kombinacija pomeni, da je prišlo do velike napake. ki izklopi transformator in sproži tudi alarm. Spodnja slika prikazuje točno to,
Ampak to ni edini scenarij, ko je ta rele lahko koristen, predstavljajte si situacijo, ko se znotraj transformatorja zgodi manjši pretres, ki povzroča majhno količino plina, ta plin ustvarja tlak znotraj releja in zgornji plovec se spusti in izpodriva olje v njem, zdaj rele sproži alarm v tej situaciji, zgornji plovec je spuščen, spodnji plovec je nespremenjen in pregradna plošča je nespremenjena, če je ta konfiguracija zaznana, smo lahko prepričani, da imamo počasno kopičenje plina. Spodnja slika prikazuje točno to,
Zdaj vemo, da imamo napako, in s pomočjo ventila nad relejem bomo izpustili nekaj plina in analizirali plin, da bomo ugotovili natančen razlog za to kopičenje plina.
Ta rele lahko zazna tudi razmere, ko nivo izolacijskega olja pade zaradi puščanja v šasiji transformatorja, v tem stanju zgornji plovec pade, spodnji plovec pade in pregradna plošča ostane v enakem položaju. V tem stanju dobimo drugačen alarm. Spodnja slika prikazuje delovanje.
S temi tremi metodami rele Buchholz zazna napake.
Zaščita pred prelivanjem
Transformator je zasnovan tako, da deluje s fiksno stopnjo pretoka, ki presega to stopnjo pretoka, in jedro postane nasičeno, nasičenost jedra povzroči ogrevanje v jedru, ki hitro sledi skozi druge dele transformatorja, kar vodi do pregrevanja komponent, s čimer se zaščita pred pretokom postane nujna, saj ščiti jedro transformatorja. Zaradi prenapetosti ali zmanjšanja sistemske frekvence se lahko pojavijo situacije s prekomernim tokom.
Za zaščito transformatorja pred prekomernim tokom se uporablja rele za prekomerno polnjenje. Rele s prekomernim pretokom meri razmerje med napetostjo in frekvenco za izračun gostote pretoka v jedru. Hitro povečanje napetosti zaradi prehodnih razmer v elektroenergetskem sistemu lahko povzroči prelivanje, vendar prehodne razmere hitro umrejo, zato je takojšnje izklop transformatorja nezaželeno.
Gostota pretoka je neposredno sorazmerna z razmerjem med napetostjo in frekvenco (V / f), instrument pa mora zaznati razmerje, če vrednost tega razmerja postane večja od enot, to naredi rele na osnovi mikrokrmilnika, ki meri napetost in frekvenco v realnem času, nato izračuna hitrost in jo primerja s predhodno izračunanimi vrednostmi. Rele je programiran za inverzno določen minimalni čas (značilnosti IDMT). Nastavitev pa je mogoče ročno, če je to zahteva. Na ta način bo namen izpolnjen, ne da bi ogrozili zaščito pred prelivanjem. Zdaj vidimo, kako pomembno je preprečiti, da bi se sprožitev transformatorja prekomerno pretakala.
Upam, da ste članek uživali in se naučili kaj koristnega. Če imate kakršna koli vprašanja, jih pustite v oddelku za komentarje ali uporabite druge forume za druga tehnična vprašanja.