Mindent a transzformátor védelemről és a transzformátor védelmi áramkörökről

A transzformátorok az egyik elosztórendszer legkritikusabb és legdrágább alkatrészei. Ez egy zárt statikus eszköz, amelyet általában olaj önt el, és ezért az abban előforduló hibák korlátozottak. De egy ritka hiba hatása nagyon veszélyes lehet a transzformátor számára, és a transzformátorok javításának és cseréjének hosszú átfutási ideje még rosszabbá teszi a helyzetet. Ezért a transzformátorok védelme nagyon fontossá válik.

A transzformátoron fellépő hibákat főként két típusra osztják, amelyek a külső és a belső hibák, a transzformátor veszélyének elkerülése érdekében egy komplex relerendszer a lehető legrövidebb időn belül megszünteti a külső hibákat. A belső hibák elsősorban érzékelőkön és mérőrendszereken alapulnak. A cikkben tovább beszélünk ezekről a folyamatokról. Mielőtt odaérnénk, fontos megérteni, hogy sokféle transzformátor létezik, és ebben a cikkben elsősorban az elosztórendszerekben használt transzformátorokról fogunk tárgyalni. Megismerheti a transzformátor működését is, hogy megértse annak alapjait.

Az olyan alapvető védelmi funkciók, mint a túlzott izgatás elleni védelem és a hőmérséklet-alapú védelem felismerhetik azokat a körülményeket, amelyek végül meghibásodáshoz vezetnek, de a relék és az áramváltók által biztosított teljes transzformátor-védelem megfelelő a kritikus alkalmazások transzformátorai számára.

Tehát ebben a cikkben a transzformátorok katasztrofális meghibásodások elleni védelmére használt leggyakoribb elvekről fogunk beszélni.

Transzformátor védelem különböző típusú transzformátorok számára

A teljesítménytranszformátorhoz használt védelmi rendszer a transzformátor kategóriáitól függ. Az alábbi táblázat azt mutatja,

Kategória	Transformer Rating - KVA
1 fázis	3 fázis
én	5 - 500	15 - 500
II	501 - 1667	501 - 5000
III	1668 - 10 000	5001 - 30 000
IV	> 10 000	> 30.000

• Az 500 KVA tartományba eső transzformátorok (I. és II. Kategória) alá tartoznak, így azokat biztosítékokkal védik, de 1000 kVA-ig terjedő transzformátorok védelme érdekében (elosztó transzformátorok 11 kV és 33 kV-hoz) általában középfeszültségű megszakítókat használnak.
• A 10 MVA vagy nagyobb transzformátorok esetében, amelyek a (III. És IV. Kategória) alá tartoznak, differenciál reléket kellett használni a védelmükhöz.

Ezen túlmenően, a transzformátor védelme érdekében széles körben alkalmaznak mechanikus reléket, például Buchholtz reléket és hirtelen nyomás relét. Ezen relék mellett a túlterhelés elleni védelmet gyakran a transzformátor élettartamának meghosszabbítása érdekében hajtják végre, nem pedig a hibák észlelésére.

A transzformátorok védelmének általános típusai

1. Túlmelegedés elleni védelem
2. Túlfeszültség védelem
3. A transzformátor differenciális védelme
4. Földhiba-védelem (korlátozott)
5. Buchholz (gázérzékelő) relé
6. Túlcsorduló védelem

Túlmelegedés elleni védelem a transzformátorokban

A transzformátorok túlmelegednek a túlterhelés és a rövidzárlat miatt. A megengedett túlterhelés és a megfelelő időtartam a transzformátor típusától és a transzformátorhoz használt szigetelés osztályától függ.

Nagyobb terhelés nagyon rövid ideig fenntartható, ha nagyon hosszú ideig tart, károsíthatja a szigetelést a feltételezett maximális hőmérséklet feletti hőmérséklet-emelkedés miatt . Az olajhűtéses transzformátor hőmérsékletét akkor tekintik maximálisnak, ha annak 95 ° C-ja meghaladja a transzformátor várható élettartamát, és káros hatással van a vezeték szigetelésére. Ezért válik elengedhetetlenné a túlmelegedés elleni védelem.

A nagy transzformátorok olaj- vagy tekercshőmérséklet- érzékelő eszközökkel rendelkeznek, amelyek mérik az olaj vagy a tekercselés hőmérsékletét, jellemzően kétféle mérési mód van, az egyik forrópontos mérésre, a második pedig felső olajmérésre utal , az alábbi kép egy tipikus hőmérő Reinhausen hőmérséklet-szabályozó dobozával, folyadékkal szigetelt konzervatív típusú transzformátor hőmérsékletének mérésére szolgál.

A dobozban van egy mérőóra, amely jelzi a transzformátor hőmérsékletét (ami a fekete tű), a piros tű pedig a riasztás alapértékét. Ha a fekete tű meghaladja a piros tűt, a készülék riasztást indít.

Ha lenézünk, négy nyíl látható, amelyeken keresztül konfigurálhatjuk az eszközt riasztásként vagy kioldásként működni, vagy felhasználhatók szivattyúk vagy hűtőventilátorok elindítására vagy leállítására.

Amint a képen látható, a hőmérő a transzformátor tartályának tetejére van szerelve a mag és a tekercs felett, ez azért történik, mert a mag és a tekercsek miatt a legmagasabb hőmérséklet a tartály közepén lesz.. Ezt a hőmérsékletet az olaj felső hőmérsékletének nevezik . Ez a hőmérséklet megbecsüli a transzformátor magjának forró pont hőmérsékletét. A mai optikai kábeleket a kisfeszültségű tekercsen belül használják a transzformátor hőmérsékletének pontos mérésére. Így valósul meg a túlmelegedés elleni védelem.

Túláramvédelem a transzformátorban

A túláramvédelmi rendszer az egyik legkorábban kifejlesztett védelmi rendszer, a fokozatos túláramrendszert azért fejlesztették ki, hogy megvédje a túláramviszonyoktól. Az áramelosztók ezt a módszert alkalmazzák a hibák felderítésére az IDMT relék segítségével. vagyis a relék rendelkeznek:

1. Fordított karakterisztika, és
2. A működés minimális ideje.

Az IDMT relé képességei korlátozottak. Az ilyen típusú reléknek a maximális névleges áram 150–200% -át kell beállítaniuk, ellenkező esetben a relék vészhelyzeti túlterhelés esetén működnek. Ezért ezek a relék kisebb védelmet nyújtanak a transzformátor tartályának hibáira.

A transzformátor differenciális védelme

A százalékos előfeszített áramú differenciálvédelmet a transzformátorok védelmére használják, és ez az egyik leggyakoribb transzformátor-védelmi rendszer, amely a legjobb általános védelmet nyújtja. Ezeket a védelmi típusokat a 2 MVA-t meghaladó névleges transzformátoroknál használják.

A transzformátor egyik oldalán csillag, a másik oldalán delta csatlakozik. A csillag oldali CT-k delta-kapcsolásúak, a delta-csatlakozásúak pedig csillag-kapcsolásúak. Mindkét transzformátor semlege földelt.

A transzformátornak két tekercse van, az egyik a működtető tekercs, a másik a visszatartó tekercs. Ahogy a neve is mutatja, a visszatartó tekercset használják a visszatartó erő előállítására, a működtető tekercset pedig a működési erő előállítására. A visszatartó tekercs az áramváltók szekunder tekercselésével, a működtető tekercs pedig a CT ekvipotenciális pontja között van összekötve.

A transzformátor differenciálvédelme működik:

Normális esetben a működtető tekercs nem vezet áramot, mivel az áram a transzformátor mindkét oldalán megegyezik, amikor a tekercsekben belső hiba lép fel, az egyensúly megváltozik, és a differenciál relé működtető tekercsei megkezdik a két oldal közötti differenciáláramot a transzformátor. Így a relé kioldja a megszakítókat és megvédi a fő transzformátort.

Korlátozott földvédelem

Nagyon nagy hibaáram áramolhat, ha hiba lép fel a transzformátor perselyén. Ebben az esetben a hibát a lehető leghamarabb meg kell szüntetni. Egy adott védőeszköz hatótávolságát csak a transzformátor zónájára kell korlátozni, ami azt jelenti, hogy ha bármilyen földi hiba történik egy másik helyen, akkor az adott zónához rendelt relét ki kell váltani, és a többi relének ugyanazoknak kell maradnia. Tehát ezért a relét a Korlátozott földhiba-relének nevezik.

A fenti képen a Védőberendezések a transzformátor védett oldalán vannak. Tegyük fel, hogy ez az elsődleges oldal, és tegyük fel azt is, hogy a transzformátor szekunder oldalán földi hiba van. Most, ha hiba van a földön, a földhiba miatt ott lesz egy Zero Sequence Component, amely csak a másodlagos oldalon fog keringeni. És ez nem fog tükröződni a transzformátor elsődleges oldalán.

Ennek a relének három fázisa van, ha hiba lép fel, három komponensük lesz, a pozitív szekvencia, a negatív szekvencia és a nulla szekvencia komponensek. Mivel a pozitív flitter komponenseket 120 * szorítja, így bármelyik pillanatban az összes áram összege átfolyik a védőrelén. Tehát áramuk összege nulla lesz, mivel 120 * -kal elmozdítják őket. Hasonló a helyzet a negatív szekvencia komponensekkel is.

Tegyük fel, hogy hibaállapot lép fel. Ezt a hibát a CT-k észlelik, mivel nulla szekvenciájú komponenssel rendelkezik, és az áram átfolyik a védőrelén, amikor ez megtörténik, a relé kiold és megvédi a transzformátort.

Buchholz (gázérzékelő) relé

A fenti képen egy Buchholz-váltó látható. A Buchholtz relé a fő transzformátor egység és a konzervátor tartály közé van felszerelve, ha hiba lép fel a transzformátoron belül, úszókapcsoló segítségével érzékeli a feloldott gázt.

Ha alaposan megnézed, nyíl látható, a gáz a fő tartályból a konzervátor tartályába áramlik, általában magában a transzformátorban nem lehet gáz. A gáz nagy részét oldott gáznak nevezik, és a hiba állapotától függően kilenc különböző típusú gáz állítható elő. Ennek a relének a tetején két szelep található, ezeket a szelepeket használják a gáz felhalmozódásának csökkentésére, és gázminta kivételére is.

Hiba esetén szikrák vannak a tekercsek között, vagy a tekercsek és a mag között. Ezek a kis tekercsek a tekercsekben felmelegítik a szigetelő olajat, és az olaj lebomlik, így gázokat termel, a meghibásodás súlyosságát, érzékeli, hogy milyen üvegek keletkeznek.

Nagy energiakibocsátás esetén acetilén termelődik, és mint azt Ön is tudja, az acetilén sok energiát igényel. És mindig emlékeznie kell arra, hogy bármilyen típusú hiba gázokat termel, a gázmennyiség elemzésével megállapíthatjuk a hiba súlyosságát.

Hogyan működik a Buchholz (gázérzékelő) relé?

Amint a képen látható, két úszó van: egy felső és egy alsó úszó, valamint van egy terelőlemezünk, amely az alsó úszót nyomja le.

Nagy elektromos hiba esetén sok gáz keletkezik, mint a csövön átáramló gáz, amely elmozdítja a terelőlapot, és amely az alsó úsztatottat lefelé kényszeríti. Most van egy kombinációnk, a felső úszó fent van, az alsó úszó pedig lefelé és a terelőlemez megdőlt. Ez a kombináció azt jelzi, hogy hatalmas hiba történt. amely leállítja a transzformátort és riasztást is generál. Az alábbi kép pontosan ezt mutatja,

De ez nem az egyetlen forgatókönyv, ahol ez a relé hasznos lehet. Képzeljen el egy olyan helyzetet, amikor a transzformátor belsejében kisebb szivárgás történik, ezek az ívek kis mennyiségű gázt termelnek, ez a gáz nyomást eredményez a relén belül és a a felső úszó leszáll, kiszorítva a benne lévő olajat, most a relé riasztást generál ebben a helyzetben, a felső úszó lent van, az alsó úszó változatlan és a terelőlemez változatlan, ha ezt a konfigurációt észlelik, biztosak lehetünk abban, hogy megvan lassú gázfelhalmozódás. Az alábbi kép pontosan ezt mutatja,

Most már tudjuk, hogy hibánk van, és a relé fölötti szelep segítségével kivezetjük a gáz egy részét, és elemezzük a gázt, hogy megtudjuk a gáz felgyülemlésének pontos okát.

Ez a relé olyan körülményeket is képes észlelni, amikor a szigetelőolaj szintje csökken a transzformátor alvázának szivárgása miatt, ebben az állapotban a felső úszó leesik, az alsó úszó leesik, és a terelőlemez ugyanabban a helyzetben marad. Ebben az állapotban más riasztást kapunk. Az alábbi képen a munka látható.

Ezzel a három módszerrel a Buchholz relé észleli a hibákat.

Túlcsorduló védelem

A transzformátor úgy van kialakítva, hogy fix fluxusszint mellett működjön, és meghaladja ezt a fluxusszintet, és a mag telítetté válik. A mag telítettsége felmelegedést okoz a magban, amely gyorsan következik a transzformátor többi részén, ami az alkatrészek túlmelegedéséhez vezet, így túl fluxusvédelem válik szükségessé, mivel védi a transzformátor magját. Túlfluxusok fordulhatnak elő túlfeszültség vagy a rendszer frekvenciájának csökkenése miatt.

A transzformátor túláramlás elleni védelme érdekében a túlfolyósító relét használják. A túlfluxáló relé a feszültség / frekvencia arányát méri a mag fluxus sűrűségének kiszámításához. Az energiarendszer tranziensei miatti gyors feszültségnövekedés túláramlást okozhat, de a tranziensek gyorsan elhalnak, ezért a transzformátor pillanatnyi kioldása nem kívánatos.

A fluxus sűrűsége egyenesen arányos a feszültség és a frekvencia (V / f) arányával, és a műszernek észlelnie kell az arányt, ha ennek az aránynak az értéke meghaladja az egységet, ezt egy mikrokontroller alapú relé végzi, amely méri a feszültséget a gyakoriság valós időben, majd kiszámítja a sebességet és összehasonlítja az előre kiszámított értékekkel. A relét fordítottan meghatározott minimális időre (IDMT jellemzők) programozzák. De a beállítás manuálisan is elvégezhető, ha ez követelmény. Ily módon a cél teljesül, anélkül, hogy veszélyeztetné a túláramlás elleni védelmet. Most látjuk, mennyire fontos megakadályozni, hogy a transzformátor kioldódjon.

Remélem, tetszett a cikk, és valami hasznosat tanult. Ha bármilyen kérdése van, hagyja a megjegyzés rovatban, vagy használja fórumunkat egyéb technikai kérdésekhez.