- Transformerbeskyttelse for forskjellige typer transformatorer
- Vanlige typer transformatorbeskyttelse
- Overopphetingsbeskyttelse i transformatorer
- Overstrømsbeskyttelse i transformator
- Differensiell beskyttelse av transformator
- Begrenset jordfeilbeskyttelse
- Buchholz (gassdeteksjon) stafett
- Overflussende beskyttelse
Transformatorer er en av de mest kritiske og dyre komponentene i ethvert distribusjonssystem. Det er en lukket statisk enhet som vanligvis er gjennomvåt i olje, og derfor er feil som oppstår i den begrenset. Men effekten av en sjelden feil kan være veldig farlig for transformatoren, og den lange ledetiden for reparasjon og utskifting av transformatorer gjør ting enda verre. Derfor blir beskyttelse av transformatorer veldig viktig.
Feil som oppstår på en transformator er i hovedsak delt inn i to typer, som er eksterne feil og interne feil, for å unngå fare for transformatoren, blir en ekstern feil ryddet av et komplekst relésystem på kortest mulig tid. De interne feilene er hovedsakelig basert på sensorer og målesystemer. Vi vil snakke om disse prosessene videre i artikkelen. Før vi kommer dit, er det viktig å forstå at det er mange typer transformatorer, og i denne artikkelen vil vi diskutere hovedsakelig om transformator som brukes i distribusjonssystemer. Du kan også lære om hvordan transformatoren fungerer for å forstå det grunnleggende.
Grunnleggende beskyttelsesfunksjoner som overexcitasjonsbeskyttelse og temperaturbasert beskyttelse kan gjenkjenne forhold som til slutt fører til en feiltilstand, men fullstendig transformatorbeskyttelse gitt av reléer og strømtransformatorer er passende for transformatorer i kritiske applikasjoner.
Så i denne artikkelen vil vi snakke om de vanligste prinsippene som brukes til å beskytte transformatorer mot katastrofale feil.
Transformerbeskyttelse for forskjellige typer transformatorer
Beskyttelsessystemet som brukes til en transformator avhenger av transformatorens kategorier. En tabell nedenfor viser at,
| Kategori | Transformatorvurdering - KVA | |
| 1 fase | 3-fase | |
| Jeg | 5 - 500 | 15 - 500 |
| II | 501 - 1667 | 501 - 5000 |
| III | 1668 - 10.000 | 5001 - 30.000 |
| IV | > 10.000 | > 30.000 |
- Transformatorer i området 500 KVA faller under (kategori I og II), så de er beskyttet ved hjelp av sikringer, men for å beskytte transformatorer opp til 1000 kVA (distribusjonstransformatorer for 11 kV og 33 kV) brukes vanligvis spenningsbrytere.
- For transformatorer 10 MVA og nyere, som faller under (kategori III og IV), måtte differensiereléer brukes for å beskytte dem.
I tillegg brukes mekaniske reléer som Buchholtz-reléer og plutselige trykkreléer for transformatorbeskyttelse. I tillegg til disse reléene blir termisk overbelastningsbeskyttelse ofte implementert for å forlenge transformatorens levetid i stedet for for å oppdage feil.
Vanlige typer transformatorbeskyttelse
- Beskyttelse mot overoppheting
- Overstrømsbeskyttelse
- Differensiell beskyttelse av transformator
- Jordfeilbeskyttelse (begrenset)
- Buchholz (gassdeteksjon) stafett
- Overflussende beskyttelse
Overopphetingsbeskyttelse i transformatorer
Transformatorer overopphetes på grunn av overbelastning og kortslutningsforhold. Den tillatte overbelastningen og den tilsvarende varigheten er avhengig av typen transformator og isolasjonsklasse som brukes til transformatoren.
Høyere belastninger kan opprettholdes i veldig kort tid hvis det er veldig lenge, det kan skade isolasjonen på grunn av temperaturstigning over en antatt maksimumstemperatur. Temperaturen i den oljeavkjølte transformatoren anses å være maksimal når den er 95 * C, utover hvilken levetiden til transformatoren synker, og den har skadelige effekter i ledningens isolasjon. Derfor blir beskyttelse mot overoppheting viktig.
Store transformatorer har deteksjonsenheter for olje eller viklingstemperatur, som måler olje eller viklingstemperatur, det er vanligvis to måter å måle på, den ene er referert til hot-spot-måling og den andre er referert til som toppoljemåling, bildet nedenfor viser en typisk termometer med en temperaturkontrollboks fra reinhausen som brukes til å måle temperaturen på en væskeisolert konservativ type transformator.
Boksen har en måleur som indikerer temperaturen på transformatoren (som er den svarte nålen), og den røde nålen indikerer alarminnstillingspunktet. Hvis den svarte nålen overgår den røde nålen, vil enheten aktivere en alarm.
Hvis vi ser ned, kan vi se fire piler som vi kan konfigurere enheten til å fungere som en alarm eller tur, eller de kan brukes til å starte eller stoppe pumper eller kjølevifter.
Som du kan se på bildet, er termometeret montert på toppen av transformatortanken over kjernen og viklingen, det er så gjort fordi den høyeste temperaturen kommer til å være i midten av tanken på grunn av kjernen og viklingene. Denne temperaturen er kjent som den øverste oljetemperaturen. Denne temperaturen gir oss et estimat av hot-spot temperaturen til transformatorkjernen. Dagens fiberoptiske kabler brukes i lavspenningsviklingen for å måle temperaturen på transformatoren nøyaktig. Slik implementeres overopphetingsbeskyttelse.
Overstrømsbeskyttelse i transformator
Overstrømsbeskyttelsessystemet er et av de tidligste utviklede beskyttelsessystemene der ute, det graderte overstrømsystemet ble utviklet for å beskytte mot overstrømsforhold. kraftdistributører bruker denne metoden for å oppdage feil ved hjelp av IDMT-reléene. det vil si at reléene har:
- Invers karakteristikk, og
- Minimum driftstid.
Mulighetene til IDMT-reléet er begrenset. Disse slags reléer må stilles inn 150% til 200% av maks. Nominell strøm, ellers vil reléene fungere for nødoverbelastningsforhold. Derfor gir disse reléene mindre beskyttelse for feil inne i transformatortanken.
Differensiell beskyttelse av transformator
Den prosentvise forspente strømdifferensialbeskyttelsen brukes til å beskytte strømtransformatorer, og det er en av de vanligste ordningene for transformatorbeskyttelse som gir best totalbeskyttelse. Disse beskyttelsestypene brukes til transformatorer med mer enn 2 MVA.
Transformatoren er stjernekoblet på den ene siden og delta tilkoblet den andre siden. CT på stjernesiden er deltakoblet og de på deltakoblet side er stjernekoblet. Den nøytrale av begge transformatorene er jordet.
Transformatoren har to spoler, den ene er driftsspolen og den andre er sperren. Som navnet antyder, brukes båndspolen til å produsere begrensningskraften, og betjeningsspolen brukes til å produsere betjeningskraften. Bindespolen er koblet til sekundærviklingen av strømtransformatorene, og driftsspolen er koblet mellom det potensialet som er potensialet til CT.
Transformator Differensialbeskyttelse Arbeider:
Normalt bærer driftsspolen ingen strøm ettersom strømmen matches på begge sider av strømtransformatorene, når en intern feil oppstår i viklingene, blir balansen endret og differensiereléets driftsspoler begynner å produsere differensialstrøm mellom de to sidene av transformatoren. Dermed utløser reléet strømbryterne og beskytter hovedtransformatoren.
Begrenset jordfeilbeskyttelse
En veldig høy feilstrøm kan strømme når det oppstår en feil ved transformatorbøssingen. I så fall må feilen løses så snart som mulig. Rekkevidden til en bestemt beskyttelsesanordning bør bare være begrenset til transformatorens sone, noe som betyr at hvis noen jordfeil oppstår et annet sted, skal reléet som er tildelt for den sonen, bli utløst, og andre reléer skal være de samme. Så det er derfor reléet heter Begrenset jordfeilbeskyttelsesrelé.
På bildet ovenfor er beskyttelsesutstyret på den beskyttede siden av transformatoren. La oss anta at dette er den primære siden, og la oss også anta at det er en jordfeil på sekundærsiden av transformatoren. Nå, hvis det er en feil på bakken, på grunn av jordfeilen, vil en null sekvens komponent være der, og den vil kun sirkulere på sekundærsiden. Og det vil ikke gjenspeiles i den primære siden av transformatoren.
Dette reléet har tre faser. Hvis det oppstår en feil, vil de ha tre komponenter, komponentene med den positive sekvensen, komponentene med den negative sekvensen og komponentene med null sekvens. Fordi de positive paljettkomponentene fortrenges med 120 *, vil summen av alle strømmer til enhver tid strømme gjennom beskyttelsesreléet. Så summen av strømmen deres vil være lik null, da de fortrenges med 120 *. Lignende er tilfellet for de negative sekvenskomponentene.
La oss anta at det oppstår en feiltilstand. Denne feilen vil bli oppdaget av CT-ene, da den har en null-sekvens-komponent, og strømmen begynner å strømme gjennom beskyttelsesreléet.
Buchholz (gassdeteksjon) stafett
Ovenstående bilde viser et Buchholz-stafett. Den Buchholtz relé er montert på mellom hovedtransformatorenheten og conservator tanken når det oppstår en feil i transformatoren, registrerer den oppløste gass ved hjelp av en flottørbryter.
Hvis du ser nøye på, kan du se en pil, gass strømmer ut fra hovedtanken til vintertanken, normalt skal det ikke være noe gass i selve transformatoren. Det meste av gassen er referert til som oppløst gass, og ni forskjellige typer gasser kan produseres avhengig av feiltilstanden. Det er to ventiler på toppen av dette reléet, disse ventilene brukes til å redusere gassoppbyggingen, og det brukes også til å ta ut en gassprøve.
Når det oppstår en feiltilstand, har vi gnister mellom viklingene, eller mellom viklingene og kjernen. Disse små elektriske utslippene i viklingene vil varme opp den isolerende oljen, og oljen vil bryte ned, og dermed produsere gasser, alvorlighetsgraden av sammenbruddet, oppdager hvilke glass som opprettes.
En stor energiutslipp vil ha en produksjon av acetylen, og som du kanskje vet, tar acetylen mye energi for å bli produsert. Og du bør alltid huske at enhver type feil vil produsere gasser, ved å analysere mengden gass kan vi finne alvorlighetsgraden av feilen.
Hvordan fungerer Buchholz (gassdeteksjon) relé?
Som du kan se på bildet, har vi to flottører: en øvre flottør og en nedre flottør, også har vi en ledeplate som skyver ned den nedre flottøren.
Når det oppstår en stor elektrisk feil, produserer den mye gass enn gassen strømmer gjennom røret, som forskyver ledeplaten og som tvinger den nedre flyten ned, nå har vi en kombinasjon, den øvre flottøren er opp og den nedre flottøren er ned og ledeplaten har vippet. Denne kombinasjonen indikerer at en massiv feil har oppstått. som slår av transformatoren, og den genererer også en alarm. Bildet nedenfor viser nøyaktig det,
Men dette er ikke det eneste scenariet der dette reléet kan være nyttig, forestill deg en situasjon der inne i transformatoren er det en mindre bue som skjer, disse arken produserer en liten mengde gass, denne gassen produserer et trykk inne i reléet og øvre flottør kommer ned og fortrenger oljen inni den, nå genererer reléet en alarm i denne situasjonen, den øvre flottøren er nede, den nedre flottøren er uendret og ledeplaten er uendret hvis denne konfigurasjonen oppdages, kan vi være sikre på at vi har en langsom opphopning av gass. Bildet nedenfor viser nøyaktig det,
Nå vet vi at vi har en feil, og vi vil blø ut noe av gassen ved hjelp av ventilen over reléet og analysere gassen for å finne ut den nøyaktige årsaken til denne gassoppbyggingen.
Dette reléet kan også oppdage forhold der det isolerende oljenivået faller på grunn av lekkasjer i transformatorchassiset. I denne tilstanden får vi en annen alarm. Bildet nedenfor viser arbeidet.
Med disse tre metodene oppdager Buchholz-reléet feil.
Overflussende beskyttelse
En transformator er designet for å operere på et fast fluksnivå som overskrider fluksnivået og kjernen blir mettet, metningen av kjernen forårsaker oppvarming i kjernen som raskt følger gjennom de andre delene av transformatoren som fører til overoppheting av komponenter, og dermed over strømningsbeskyttelse blir nødvendig, da den beskytter transformatorkjernen. Overflukssituasjoner kan oppstå på grunn av overspenning eller reduksjon i systemfrekvensen.
For å beskytte transformatoren mot overstrømning brukes overstrømningsreléet. Overstrømningsreléet måler forholdet mellom spenning / frekvens for å beregne flytdensiteten i kjernen. En rask økning i spenningen på grunn av transienter i kraftsystemet kan forårsake overstrømning, men transienter dør raskt, derfor er øyeblikkelig utløsning av transformatoren uønsket.
Fluktettheten er direkte proporsjonal med forholdet mellom spenning og frekvens (V / f), og instrumentet skal oppdage rasjonen hvis verdien av dette forholdet blir større enn enhet, dette gjøres av et mikrocontrollerbasert relé som måler spenningen og frekvensen i sanntid, deretter beregner den hastigheten og sammenligner den med de forhåndsberegnede verdiene. Reléet er programmert for en omvendt bestemt minimumstid (IDMT-egenskaper). Men innstillingen kan gjøres manuelt hvis det er et krav. På denne måten vil formålet bli servert uten å gå på bekostning av overstrømningsbeskyttelsen. Nå ser vi hvor viktig det er å forhindre at utløseren av transformatoren strømmer over.
Håper du likte artikkelen og lærte noe nyttig. Hvis du har spørsmål, kan du legge dem i kommentarseksjonen eller bruke forumene våre for andre tekniske spørsmål.