- Transformatorskydd för olika typer av transformatorer
- Vanliga typer av transformatorskydd
- Överhettningsskydd i transformatorer
- Överströmsskydd i transformator
- Differentialskydd av transformator
- Begränsat jordfelsskydd
- Buchholz (gasavkänningsrelä)
- Överflödesskydd
Transformatorer är en av de mest kritiska och dyra komponenterna i alla distributionssystem. Det är en sluten statisk anordning som vanligtvis dränkt i olja, och därför är fel som uppstår på den begränsade. Men effekten av ett sällsynt fel kan vara mycket farligt för transformatorn, och den långa ledtiden för reparation och utbyte av transformatorer gör saker ännu värre. Därför blir skydd för krafttransformatorer mycket viktigt.
Fel som uppstår på en transformator är huvudsakligen uppdelade i två typer, dvs. externa fel och interna fel för att undvika risk för transformatorn, ett externt fel rensas av ett komplext reläsystem på kortast möjliga tid. De interna felen baseras främst på sensorer och mätsystem. Vi kommer att prata om dessa processer vidare i artikeln. Innan vi kommer dit är det viktigt att förstå att det finns många typer av transformatorer och i den här artikeln kommer vi främst att diskutera om transformator som används i distributionssystem. Du kan också lära dig om hur transformatorn fungerar för att förstå grunderna i den.
Grundläggande skyddsfunktioner som överexcitationsskydd och temperaturbaserat skydd kan känna igen förhållanden som så småningom leder till ett felstillstånd, men fullständigt transformatorskydd som tillhandahålls av reläer och strömtransformatorer är lämpliga för transformatorer i kritiska applikationer.
Så i den här artikeln kommer vi att prata om de vanligaste principerna som används för att skydda transformatorer från katastrofala fel.
Transformatorskydd för olika typer av transformatorer
Skyddssystemet som används för en transformator beror på transformatorns kategorier. En tabell nedan visar att
| Kategori | Transformatorbetyg - KVA | |
| 1 fas | 3-fas | |
| Jag | 5 - 500 | 15 - 500 |
| II | 501 - 1667 | 501 - 5000 |
| III | 1668 - 10 000 | 5001 - 30 000 |
| IV | > 10.000 | > 30000 |
- Transformatorer inom intervallet 500 KVA faller under (kategori I & II), så de skyddas med säkringar, men för att skydda transformatorer upp till 1000 kVA (distributionstransformatorer för 11kV och 33kV) används medelspänningsbrytare.
- För transformatorer 10 MVA och högre, som faller under (kategori III och IV), måste differentiereläer användas för att skydda dem.
Dessutom används mekaniska reläer som Buchholtz-reläer och plötsliga tryckreläer för transformatorskydd. Utöver dessa reläer implementeras ofta termiskt överbelastningsskydd för att förlänga transformatorns livslängd snarare än för att upptäcka fel.
Vanliga typer av transformatorskydd
- Överhettningsskydd
- Överströmsskydd
- Differentialskydd av transformator
- Jordfelsskydd (begränsat)
- Buchholz (gasavkänningsrelä)
- Överflödande skydd
Överhettningsskydd i transformatorer
Transformatorer överhettas på grund av överbelastning och kortslutningsförhållanden. Tillåten överbelastning och motsvarande varaktighet beror på vilken typ av transformator och isoleringsklass som används för transformatorn.
Högre belastningar kan bibehållas under mycket kort tid om det är mycket länge, det kan skada isoleringen på grund av temperaturstegring över en antagen maximal temperatur. Temperaturen i den oljekylda transformatorn anses vara maximal när den är 95 * C, utöver vilken transformatorns förväntade livslängd minskar och det har skadliga effekter i ledningens isolering. Det är därför som överhettningsskydd blir viktigt.
Stora transformatorer har detekteringsanordningar för olja eller lindning, som mäter olja eller lindningstemperatur, vanligtvis finns det två sätt att mäta, det ena hänvisas till hot-spot-mätning och det andra kallas toppoljemätning, bilden nedan visar en typisk termometer med en temperaturkontrollbox från reinhausen som används för att mäta temperaturen hos en vätskeisolerad konservativ typ av transformator.
Lådan har en mätare som anger transformatorns temperatur (som är den svarta nålen) och den röda nålen indikerar larmets börvärde. Om den svarta nålen överträffar den röda nålen aktiverar enheten ett larm.
Om vi tittar ner kan vi se fyra pilar genom vilka vi kan konfigurera enheten för att fungera som ett larm eller utlösning eller så kan de användas för att starta eller stoppa pumpar eller kylfläktar.
Som du kan se på bilden är termometern monterad på toppen av transformatortanken ovanför kärnan och lindningen, det är så gjort eftersom den högsta temperaturen kommer att vara i mitten av tanken på grund av kärnan och lindningarna. Denna temperatur är känd som toppoljetemperaturen. Denna temperatur ger oss en uppskattning av Hot-spot Temperatur i transformatorkärnan. Dagens fiberoptiska kablar används inom lågspänningslindningen för att noggrant mäta transformatorns temperatur. Således implementeras överhettningsskydd.
Överströmsskydd i transformator
Överströmsskyddssystemet är ett av de tidigast utvecklade skyddssystemen där ute, det graderade överströmsystemet utvecklades för att skydda mot överströmsförhållanden. kraftdistributörer använder denna metod för att upptäcka fel med hjälp av IDMT-reläer. reläerna har:
- Omvänd egenskap, och
- Minsta driftstid.
IDMT-reläets kapacitet är begränsad. Dessa typer av reläer måste ställas in 150% till 200% av max märkström, annars fungerar reläerna för nödöverbelastningsförhållanden. Därför ger dessa reläer mindre skydd för fel inuti transformatortanken.
Differentialskydd av transformator
Det procentuella förspända strömdifferentialskyddet används för att skydda effekttransformatorer och det är ett av de vanligaste transformatorskyddsscheman som ger bästa övergripande skydd. Dessa typer av skydd används för transformatorer med mer än 2 MVA.
Transformatorn är stjärnansluten på ena sidan och delta ansluten på den andra sidan. CT på stjärnsidan är delta-ansluten och de på delta-ansluten sida är stjärnanslutna. Båda transformatorernas neutrala är jordade.
Transformatorn har två spolar, den ena är manöverspolen och den andra är spärren. Som namnet antyder används fasthållningsspolen för att producera fasthållningskraften och manöverspolen används för att producera arbetskraften. Spärrspolen är ansluten till strömtransformatorernas sekundärlindning, och manöverspolen är ansluten mellan CT-potentialens potential.
Transformator Differential Protection Working:
Normalt bär manöverspolen ingen ström eftersom strömmen matchas på båda sidor om effekttransformatorerna, när ett internt fel uppträder i lindningarna, ändras balansen och differentiereläets manöverspolar börjar producera differentiell ström mellan de två sidorna. av transformatorn. Således utlöser reläet brytarna och skyddar huvudtransformatorn.
Begränsat jordfelsskydd
En mycket hög felström kan flöda när ett fel inträffar vid transformatorbussningen. I så fall måste felet åtgärdas så snart som möjligt. Räckvidden för en viss skyddsanordning bör endast begränsas till transformatorns zon, vilket innebär att om något jordfel inträffar på en annan plats, bör reläet som tilldelats för den zonen aktiveras och andra reläer bör vara desamma. Så det är därför reläet heter Begränsat jordfelsskyddsrelä.
I bilden ovan finns skyddsutrustningen på den skyddade sidan av transformatorn. Låt oss anta att detta är den primära sidan, och låt oss också anta att det finns ett jordfel på transformatorns sekundära sida. Om det finns ett fel på marksidan, på grund av jordfelet, kommer en noll sekvenskomponent att finnas där, och den cirkulerar bara på sekundärsidan. Och det kommer inte att återspeglas i transformatorns primära sida.
Detta relä har tre faser. Om ett fel inträffar kommer de att ha tre komponenter, de positiva sekvenskomponenterna, de negativa sekvenskomponenterna och nollsekvenskomponenterna. Eftersom de positiva palettkomponenterna förskjuts med 120 * så kommer summan av alla strömmar när som helst att strömma genom skyddsreläet. Så, summan av deras strömmar kommer att vara lika med noll, eftersom de förskjuts med 120 *. Liknande är fallet med de negativa sekvenskomponenterna.
Låt oss nu anta att ett fel uppstår. Det felet kommer att upptäckas av CT: erna eftersom det har en noll-sekvenskomponent och strömmen börjar strömma genom skyddsreläet, när det händer kommer reläet att trippa och skydda transformatorn.
Buchholz (gasavkänningsrelä)
Bilden ovan visar ett Buchholz-relä. Den Buchholtz relä är monterad mellan huvudtransformatorenheten och expansionskärlet tanken när ett fel inträffar i transformatorn, den detekterar löst gas med hjälp av en nivåvakt.
Om du tittar noga kan du se en pil, gas strömmar ut från huvudtanken till konservatorbehållaren, normalt borde det inte finnas någon gas i själva transformatorn. Det mesta av gasen kallas upplöst gas och nio olika typer av gaser kan produceras beroende på felförhållandet. Det finns två ventiler längst upp i detta relä, dessa ventiler används för att minska gasuppbyggnaden och det används också för att ta ut ett gasprov.
När ett fel uppstår har vi gnistor mellan lindningarna eller mellan lindningarna och kärnan. Dessa små elektriska urladdningar i lindningarna kommer att värma upp den isolerande oljan, och oljan kommer att brytas ner, vilket ger gaser, svårighetsgraden av nedbrytningen, upptäcker vilka glas som skapas.
En stor energiutsläpp kommer att producera acetylen, och som du kanske vet tar acetylen mycket energi att producera. Och du bör alltid komma ihåg att alla typer av fel kommer att producera gaser, genom att analysera mängden gas kan vi hitta svårighetsgraden av felet.
Hur fungerar Buchholz (gasavkänningsrelä)?
Som du kan se på bilden har vi två flottörer: en övre flottör och en nedre flottör, vi har också en baffelplatta som trycker ner den nedre flottören.
När ett stort elektriskt fel uppstår producerar det mycket gas än gasen strömmar genom röret, vilket förskjuter baffelplattan och som tvingar den nedre flyten ner, nu har vi en kombination, den övre flottören är upp och den nedre flottören är ner och baffelplattan har lutats. Denna kombination indikerar att ett massivt fel har inträffat. vilket stänger av transformatorn och det genererar också ett larm. Bilden nedan visar exakt det,
Men det här är inte det enda scenariot där detta relä kan vara användbart, föreställ dig en situation där det finns en mindre bågskytte i transformatorn, dessa arkar producerar en liten mängd gas, denna gas producerar ett tryck inuti reläet och övre flottör kommer ner och förskjuter oljan inuti det, nu genererar reläet ett larm i denna situation, den övre flottören är nere, den undre flottören är oförändrad och baffelplattan är oförändrad om denna konfiguration detekteras kan vi vara säkra på att vi har en långsam ansamling av gas. Bilden nedan visar exakt det,
Nu vet vi att vi har ett fel och vi kommer att blöda ut en del av gasen med hjälp av ventilen ovanför reläet och analysera gasen för att ta reda på den exakta orsaken till denna gasuppbyggnad.
Detta relä kan också detektera förhållanden där den isolerande oljenivån sjunker på grund av läckage i transformatorchassit, i det tillståndet sjunker den övre flottören, den nedre flottören sjunker och baffelplattan förblir i samma läge. I detta tillstånd får vi ett annat larm. Bilden nedan visar arbetet.
Med dessa tre metoder upptäcker Buchholz-reläet fel.
Överflödesskydd
En transformator är utformad för att fungera vid en fast flödesnivå överstiger den flödesnivån och kärnan blir mättad, mättnaden av kärnan orsakar uppvärmning i kärnan som snabbt följer genom de andra delarna av transformatorn som leder till överhettning av komponenter, därmed över flussskydd blir nödvändigt eftersom det skyddar transformatorns kärna. Överflödessituationer kan uppstå på grund av överspänning eller minskad systemfrekvens.
För att skydda transformatorn från överflödet används överflödesreläet. Det överflödande reläet mäter förhållandet mellan spänning / frekvens för att beräkna flödestätheten i kärnan. En snabb ökning av spänningen på grund av transienter i kraftsystemet kan orsaka överflöde men transienter dör snabbt, därför är den omedelbara utlösningen av transformatorn oönskad.
Flödestätheten är direkt proportionell mot förhållandet mellan spänning och frekvens (V / f) och instrumentet bör detektera rationen om värdet på detta förhållande blir större än enhet, detta görs av ett mikrokontrollerbaserat relä som mäter spänningen och frekvensen i realtid, sedan beräknar den hastigheten och jämför den med de förberäknade värdena. Reläet är programmerat för en omvänd bestämd minimitid (IDMT-egenskaper). Men inställningen kan göras manuellt om det är ett krav. På detta sätt kommer syftet att tjäna utan att kompromissa med överflödesskyddet. Nu ser vi hur viktigt det är att förhindra att transformatorn snubblar överflödigt.
Hoppas du gillade artikeln och lärde dig något användbart. Om du har några frågor lämnar du dem i kommentarsektionen eller använder våra forum för andra tekniska frågor.