Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
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Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
El transformador es un dispositivo estático en operación continua, que es relativamente confiable en operación y tiene menos posibilidades de fallar. Sin embargo, dado que la mayoría de los transformadores se instalan al aire libre y se ven afectados por la carga durante la operación y la falla de cortocircuito del sistema de energía, inevitablemente ocurren varias fallas y situaciones anormales durante la operación.
1. Fallas comunes y anomalías de los transformadores.
Las fallas del transformador se pueden dividir en fallas internas y fallas externas.
Las fallas internas se refieren a las fallas que ocurren dentro de la caja, incluidas las fallas de cortocircuito de fase a fase de los devanados, las fallas de cortocircuito entre vueltas de los devanados monofásicos, las fallas de cortocircuito entre los devanados y los núcleos de hierro y la desconexión. fallas de los devanados.
Las fallas externas se refieren a varias fallas de cortocircuito de fase a fase entre los cables conductores externos del transformador y las fallas a tierra monofásicas que ocurren cuando el casquillo aislante de los cables conductores atraviesa la carcasa de la caja.
La falla del transformador es muy peligrosa. Especialmente cuando ocurre una falla interna, el arco de alta temperatura generado por la corriente de cortocircuito no solo quemará el aislamiento y el núcleo de hierro del devanado del transformador, sino que también hará que el aceite del transformador se descomponga y produzca una gran cantidad de gas. provocando la deformación o incluso la explosión de la carcasa del transformador. Por lo tanto, debe cortarse cuando falla el transformador.
Las condiciones anormales del transformador incluyen principalmente sobrecarga, bajo nivel de aceite, sobrecorriente causada por un cortocircuito externo, alta temperatura del aceite del transformador en funcionamiento, alta temperatura del devanado, alta presión del transformador y falla del sistema de enfriamiento. Cuando el transformador se encuentra en un estado de funcionamiento anormal, debe emitirse una señal de alarma.
2. Configuración de la protección del transformador
Protección principal para faltas de cortocircuito: principalmente protección diferencial longitudinal, protección de gas pesado, etc.
Protección de respaldo para fallas de cortocircuito: principalmente protección de sobrecorriente de bloqueo de voltaje compuesto, protección de sobrecorriente de secuencia cero (dirección), protección de baja impedancia, etc.
Protección de operación anormal: incluye principalmente protección de sobrecarga, protección de sobreexcitación, protección de gas ligero, protección de brecha de punto neutral, nivel de aceite de temperatura y protección de falla del sistema de enfriamiento, etc.
3. Protección no eléctrica
La protección del transformador que utiliza cantidades no eléctricas como aceite, gas y la temperatura del transformador se denomina protección no eléctrica. Incluye principalmente protección de gas, protección de presión, protección de temperatura, protección de nivel de aceite y protección de parada completa del enfriador. La protección no eléctrica actúa sobre disparo o envío de carta según las necesidades del lugar.
(1) Protección de gases
Cuando ocurre una falla dentro del transformador, debido a la acción de la corriente de cortocircuito y el arco en el punto de cortocircuito, se generará una gran cantidad de gas dentro del transformador y se acelerará la velocidad del flujo de aceite del transformador. La protección realizada mediante el uso de flujo de gas y aceite se denomina protección de gas.
Protección de gas ligero: cuando ocurre una falla leve o anomalía dentro del transformador, el punto de falla se sobrecalienta parcialmente, lo que hace que parte del aceite se expanda, el gas en el aceite forma burbujas y entra en el relé de gas, y la protección de gas ligero funciona para enviar una señal de gas de luz.
Protección de gas pesado: cuando ocurre una falla grave en el tanque de aceite del transformador, la corriente de falla es grande y el arco hace que se descomponga una gran cantidad de aceite del transformador, generando una gran cantidad de flujo de gas y aceite. El deflector de impacto activa la protección del relé de gas pesado, envía una señal de gas pesado y dispara la salida. Retire el transformador.
La protección de gas pesado es la principal protección contra fallas internas del tanque de aceite y puede reflejar varias fallas dentro del transformador. Cuando ocurre una pequeña cantidad de cortocircuitos entre vueltas en el transformador, aunque la corriente de falla es grande, la corriente diferencial generada en la protección diferencial puede no ser grande y la protección diferencial puede negarse a operar. Por lo tanto, para la falla interna del transformador, es necesario confiar en la protección de gas pesado para eliminar la falla.
(2) Protección de presión
La protección de presión es también la principal protección contra fallas internas en el tanque del transformador. Contiene alivio de presión y protección contra cambios repentinos de presión, utilizados para responder a la presión del aceite del transformador.
(3) Protección de temperatura y nivel de aceite
Cuando la temperatura del transformador sube al valor de advertencia, la protección de temperatura enviará una señal de alarma y encenderá el enfriador de reserva.
Cuando el aceite del transformador tiene fugas o el nivel de aceite cae por otras razones, la protección del nivel de aceite actuará y enviará una señal de alarma.
(4) Protección de parada completa del enfriador
Cuando el enfriador del transformador en funcionamiento se detiene por completo, la temperatura del transformador aumentará. Si no se maneja a tiempo, puede dañar el aislamiento del devanado del transformador. Por lo tanto, cuando el enfriador se detiene por completo durante la operación del transformador, la protección enviará una señal de alarma y apagará el transformador después de un largo retraso.
4. Protección diferencial
La protección diferencial del transformador es la protección principal de la cantidad eléctrica del transformador, y su rango de protección es la parte rodeada por los transformadores de corriente a cada lado. Cuando ocurren fallas tales como cortocircuito de fase a fase y cortocircuito entre espiras del devanado dentro de este rango, la protección diferencial debe operar.
Con respecto al principio de protección diferencial del transformador, lo hemos discutido en detalle antes, los amigos que lo necesiten pueden revisar el contenido relevante en los registros históricos 6, 7 y 8. No entraré en detalles sobre esto, y aquí simplemente agregaré algunos conceptos sobre la corriente de irrupción de excitación.
(1) Corriente de arranque de excitación del transformador
La corriente de excitación generada cuando el transformador cae desde el aire se denomina corriente de irrupción de excitación. La magnitud de la corriente de irrupción está relacionada con la estructura del transformador, el ángulo de cierre, la capacidad, el magnetismo residual antes del cierre y otros factores. La medición muestra que cuando el transformador se deja caer, la corriente de arranque de excitación debido a la saturación del núcleo de hierro es muy grande, generalmente de 2 a 6 veces la corriente nominal, y el máximo puede ser más de 8 veces. Dado que la corriente de irrupción de la excitación solo fluye hacia el transformador en el lado de carga, se generará una gran corriente diferencial en el circuito diferencial, lo que provocará un mal funcionamiento de la protección diferencial.
La corriente de arranque de excitación tiene las siguientes características: a. El valor de la corriente de irrupción es muy grande y contiene componentes no periódicos obvios; b. La forma de onda es puntiaguda e intermitente; C. Contiene componentes armónicos de alto orden obvios, especialmente el segundo componente armónico. Obviamente; d, la corriente de arranque de excitación se atenúa.
De acuerdo con las características anteriores de la corriente de irrupción, para evitar el mal funcionamiento de la protección diferencial del transformador causada por la corriente de irrupción, se utilizan tres principios en el proyecto: alto contenido de segundo armónico, forma de onda asimétrica y gran ángulo de discontinuidad de forma de onda para realizar el bloqueo de la protección diferencial.
(2) Principio de frenado por segundo armónico
La esencia del frenado por segundo armónico es utilizar el componente del segundo armónico en la corriente diferencial para juzgar si la corriente diferencial es una corriente de falla o una corriente de irrupción de excitación. Cuando el porcentaje del componente del segundo armónico y el componente de la onda fundamental es mayor que cierto valor (generalmente 20%), se considera que la corriente diferencial es causada por la corriente de irrupción de excitación y la protección diferencial está bloqueada.
Por lo tanto, cuanto mayor sea la relación de frenado del segundo armónico, más se permitirá la corriente del segundo armónico contenida en la onda fundamental, y el efecto de frenado será peor.
(3) Protección diferencial de ruptura rápida
Cuando ocurre una falla grave dentro del transformador y el TC se satura debido a una gran corriente de falla, la corriente secundaria del TC también contiene una gran cantidad de componentes armónicos. De acuerdo con la descripción anterior, es probable que esto provoque una protección diferencial debido al frenado por segundo armónico. Bloquear o retrasar la acción. Esto dañará gravemente el transformador. Para solucionar este problema, se suele establecer una protección diferencial contra rotura rápida.
El elemento diferencial de ruptura rápida es en realidad un elemento diferencial de alto valor para la protección diferencial longitudinal. A diferencia de los elementos diferenciales generales, refleja el valor efectivo de la corriente diferencial. Independientemente de la forma de onda de la corriente diferencial y la magnitud del componente armónico, siempre que el valor efectivo de la corriente diferencial exceda el valor de configuración del diferencial de ruptura rápida (generalmente más alto que el valor de configuración de la protección diferencial), actúe inmediatamente para cortar el transformador sin excitación. Bloqueo de criterios como la corriente de irrupción.
A continuación se presenta la protección de respaldo del transformador.
Hay muchos tipos de configuraciones de protección de respaldo para transformadores. Este problema presenta principalmente dos tipos de protecciones de respaldo: protección contra sobrecorriente de bloqueo de voltaje complejo y protección de puesta a tierra para transformadores.
1. Protección contra sobrecorriente para bloqueo de presión complejo
La protección de sobrecorriente de bloqueo de voltaje complejo es la protección de respaldo para fallas de cortocircuito de fase a fase de transformadores grandes y medianos. Es adecuado para transformadores elevadores, transformadores de contacto del sistema y transformadores reductores cuya protección contra sobrecorriente no puede cumplir con los requisitos de sensibilidad. El voltaje compuesto compuesto por voltaje de secuencia negativa y bajo voltaje puede reflejar varias fallas dentro del rango de protección, lo que reduce el valor de configuración de la protección contra sobrecorriente y mejora la sensibilidad.
La protección contra sobrecorriente de voltaje compuesto está compuesta por un elemento de voltaje compuesto, un elemento de sobrecorriente y un elemento de tiempo. La corriente de entrada de la protección es la corriente trifásica secundaria del TC en el lado del transformador, y la tensión de entrada es la tensión trifásica secundaria del PT en el lado del transformador o en otros lados. Para la protección de la microcomputadora, el voltaje de este lado se puede proporcionar a otros lados a través del software, a fin de garantizar que la protección contra sobrecorriente de cualquier lado aún se pueda usar cuando se reacondiciona el PT de cualquier lado. La lógica de acción se muestra en la siguiente figura.
2. Protección de puesta a tierra del transformador.
La protección de respaldo para fallas de cortocircuito a tierra de transformadores grandes y medianos generalmente incluye: protección de sobrecorriente de secuencia cero, protección de sobrevoltaje de secuencia cero, protección de brecha, etc. La siguiente es una breve introducción basada en tres métodos diferentes de puesta a tierra del punto neutro
(1) El punto neutro está directamente conectado a tierra
Para transformadores con un voltaje de 110 kV y superior cuyo punto neutro esté directamente conectado a tierra, se debe instalar una protección de corriente de secuencia cero que responda a fallas a tierra en el lado del sistema de conexión a tierra de gran corriente. Para los transformadores que están conectados a tierra directamente en los lados alto y medio, la protección de corriente de secuencia cero debe tener una dirección, y la dirección debe apuntar a las barras colectoras de cada lado.
El principio de la protección de corriente de secuencia cero es similar al de la protección de secuencia cero de línea; consulte el número 30. La corriente de secuencia cero se puede tomar de la corriente secundaria del TC del punto neutro o puede generarse automáticamente. por la corriente trifásica secundaria del TC del lado local. La tensión homopolar conectada al elemento direccional puede tomarse de la tensión de triángulo abierto del PT del lado local, o puede autogenerarse de la tensión secundaria trifásica del lado local. En el dispositivo de protección de microordenador, se adopta principalmente el método de producción propia.
Para transformadores grandes de tres devanados, se puede usar una protección de corriente de secuencia cero de tres etapas. Entre ellos, la Sección I y la Sección II tienen instrucciones, y la Sección III no tiene instrucciones. Generalmente hay dos niveles de retraso en cada sección, y el rango de falla se reduce con un retraso corto (saltando el acoplador de barras o el interruptor en el lado principal de la barra), y el transformador se corta con un retraso largo (saltando el interruptor de tres lados). La configuración de protección específica se determina de acuerdo con la situación real.
Como se muestra en la figura, después de que opere la sección I o II de la protección de corriente direccional de secuencia cero, primero puentee el acoplador de barras o el interruptor de este lado después de un breve retraso t1 o t3 para reducir el alcance de la falla. Si la falla persiste, después de un tiempo más largo, el retardo t2 o t4 salta el interruptor de tres lados para cortar el transformador. La sección III no tiene dirección y el transformador se corta directamente después de un retraso.
(2) El punto neutro no está conectado a tierra
La corriente de secuencia cero pasa por el punto neutro del transformador para formar un circuito de secuencia cero. Sin embargo, si los puntos neutros de todos los transformadores están conectados a tierra, la corriente de cortocircuito en el punto de conexión a tierra se desviará a cada transformador, lo que reducirá la sensibilidad de la protección contra sobrecorriente de secuencia cero. Por lo tanto, para limitar la corriente homopolar dentro de un cierto rango, existen regulaciones sobre el número de transformadores que operan con el punto neutro puesto a tierra.
Para los transformadores que funcionan sin conexión a tierra, se debe configurar la protección de voltaje de secuencia cero para evitar daños por sobrevoltaje al transformador causados por arcos en los puntos de falla durante las fallas a tierra.
Debido al alto nivel de aislamiento del punto neutro del transformador completamente aislado, cuando ocurre una falla a tierra en el sistema, la protección de corriente de secuencia cero primero cortará el transformador con el punto neutro conectado a tierra, y si la falla aún existe, habrá protección de voltaje de secuencia cero para cortar el punto neutral sin conectar a tierra el transformador.
(3) El punto neutro está conectado a tierra a través del espacio de descarga
Los transformadores de voltaje ultra alto son todos transformadores semiaislados, y el aislamiento de la bobina del punto neutral a tierra es más débil que el de otras partes. El aislamiento del punto neutro es propenso a romperse. Por lo tanto, es necesario configurar la protección de espacios.
La función de la protección de separación es proteger la seguridad del aislamiento del punto neutro del transformador sin conexión a tierra del punto neutro.
Instale un espacio de ruptura entre el punto neutro del transformador y la tierra como se muestra en la figura. Cuando se cierra el seccionador de puesta a tierra, el transformador se conecta directamente a tierra y se activa la protección contra sobrecorriente de secuencia cero. Cuando se desconecta el interruptor de aislamiento de puesta a tierra, el transformador se conecta a tierra a través del espacio y se pone en protección de espacio.
La protección de brecha se realiza utilizando la corriente de brecha 3I0 que fluye a través del punto neutro del transformador y la tensión del triángulo de apertura del PT de bus 3U0 como criterio.
Si el punto neutro se eleva debido a una falla, el espacio se rompe y se genera una gran corriente de espacio 3I0. En este momento, la protección de brecha opera y el transformador se corta después de un retraso. Además, cuando ocurre una falla de puesta a tierra en el sistema, la protección de secuencia cero del transformador de puesta a tierra del punto neutro se activa y el transformador de puesta a tierra del punto neutro se corta primero. Después de que el sistema pierde el punto de conexión a tierra, si la falla aún existe, el voltaje de triángulo abierto 3U0 del bus PT será muy grande y la protección de brecha también operará en este momento.
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