Canwin est une société professionnelle de transformateurs de puissance et de fabricants de transformateurs électriques
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Canwin est une société professionnelle de transformateurs de puissance et de fabricants de transformateurs électriques
Le transformateur est un appareil statique en fonctionnement continu, dont le fonctionnement est relativement fiable et qui présente moins de risques de panne. Cependant, comme la plupart des transformateurs sont installés à l'extérieur et sont affectés par la charge pendant le fonctionnement et le défaut de court-circuit du système d'alimentation, divers défauts et situations anormales se produisent inévitablement pendant le fonctionnement.
1. Défauts et anomalies courants des transformateurs
Les défauts du transformateur peuvent être divisés en défauts internes et en défauts externes.
Les défauts internes font référence aux défauts qui se produisent à l'intérieur du boîtier, y compris les défauts de court-circuit entre phases des enroulements, les défauts de court-circuit entre spires des enroulements monophasés, les défauts de court-circuit entre les enroulements et les noyaux de fer et la déconnexion. défauts de bobinages.
Les défauts externes font référence à divers défauts de court-circuit phase à phase entre les fils conducteurs externes du transformateur et aux défauts à la terre monophasés qui se produisent lorsque la douille isolante des fils conducteurs traverse la coque du boîtier.
Une panne de transformateur est très dangereuse. Surtout lorsqu'un défaut interne se produit, l'arc à haute température généré par le courant de court-circuit brûlera non seulement l'isolation et le noyau de fer de l'enroulement du transformateur, mais provoquera également la décomposition de l'huile du transformateur et la production d'une grande quantité de gaz, provoquant une déformation ou même une explosion de l'enveloppe du transformateur. Par conséquent, il doit être coupé lorsque le transformateur tombe en panne.
Les conditions anormales du transformateur comprennent principalement une surcharge, un niveau d'huile inférieur, une surintensité causée par un court-circuit externe, une température d'huile élevée du transformateur en fonctionnement, une température d'enroulement élevée, une pression élevée du transformateur et une défaillance du système de refroidissement. Lorsque le transformateur est dans un état de fonctionnement anormal, un signal d'alarme doit être émis.
2. Configuration de la protection du transformateur
Protection principale contre les défauts de court-circuit : principalement protection différentielle longitudinale, protection contre les gaz lourds, etc.
Protection de secours pour les défauts de court-circuit: principalement protection contre les surintensités de blocage de tension composite, protection contre les surintensités homopolaires (sens), protection à faible impédance, etc.
Protection contre les opérations anormales : comprend principalement la protection contre les surcharges, la protection contre les surexcitations, la protection contre les gaz légers, la protection contre les écarts de point neutre, le niveau d'huile de température et la protection contre les défaillances du système de refroidissement, etc.
3. Protection non électrique
La protection du transformateur utilisant des grandeurs non électriques telles que l'huile, le gaz et la température du transformateur est appelée protection non électrique. Comprend principalement la protection contre les gaz, la protection contre la pression, la protection contre la température, la protection contre le niveau d'huile et la protection contre l'arrêt complet du refroidisseur. La protection non électrique agit sur déclenchement ou envoi de courrier selon les besoins du site.
(1) Protection contre les gaz
Lorsqu'un défaut se produit à l'intérieur du transformateur, en raison de l'action du courant de court-circuit et de l'arc au point de court-circuit, une grande quantité de gaz sera générée à l'intérieur du transformateur et la vitesse d'écoulement de l'huile du transformateur sera accélérée. La protection réalisée à l'aide d'un flux de gaz et d'huile est appelée protection par gaz.
Protection contre les gaz légers : lorsqu'un léger défaut ou une anomalie se produit à l'intérieur du transformateur, le point de défaut est partiellement surchauffé, provoquant l'expansion d'une partie de l'huile, le gaz dans l'huile forme des bulles et pénètre dans le relais de gaz, et la protection contre les gaz légers fonctionne pour envoyer un signal de gaz léger.
Protection contre les gaz lourds : lorsqu'un défaut grave se produit dans le réservoir d'huile du transformateur, le courant de défaut est important et l'arc provoque la décomposition d'une grande quantité d'huile de transformateur, générant une grande quantité de flux de gaz et d'huile. Le déflecteur d'impact fait agir la protection du relais de gaz lourd, envoie un signal de gaz lourd et déclenche la sortie. Retirez le transformateur.
La protection contre les gaz lourds est la principale protection contre les défauts internes du réservoir d'huile et peut refléter divers défauts à l'intérieur du transformateur. Lorsqu'un petit nombre de courts-circuits entre spires se produisent dans le transformateur, bien que le courant de défaut soit important, le courant différentiel généré dans la protection différentielle peut ne pas être important et la protection différentielle peut refuser de fonctionner. Par conséquent, pour le défaut interne du transformateur, il est nécessaire de s'appuyer sur une protection contre les gaz lourds pour éliminer le défaut.
(2) Protection contre la pression
La protection contre la pression est également la principale protection contre les défauts internes dans la cuve du transformateur. Contient une décharge de pression et une protection contre les changements brusques de pression, utilisée pour répondre à la pression de l'huile de transformateur.
(3) Protection de la température et du niveau d'huile
Lorsque la température du transformateur atteint la valeur d'avertissement, la protection de température enverra un signal d'alarme et démarrera le refroidisseur de secours.
Lorsque l'huile du transformateur fuit ou que le niveau d'huile baisse pour d'autres raisons, la protection du niveau d'huile agit et envoie un signal d'alarme.
(4) Protection d'arrêt complet du refroidisseur
Lorsque le refroidisseur du transformateur en fonctionnement est complètement arrêté, la température du transformateur augmente. S'il n'est pas manipulé à temps, il peut endommager l'isolation de l'enroulement du transformateur. Par conséquent, lorsque le refroidisseur est complètement arrêté pendant le fonctionnement du transformateur, la protection enverra un signal d'alarme et coupera le transformateur après un long délai.
4. Protection différentielle
La protection différentielle du transformateur est la principale protection de la grandeur électrique du transformateur, et sa plage de protection est la partie entourée par les transformateurs de courant de chaque côté. Lorsque des défauts tels qu'un court-circuit entre phases et un court-circuit entre spires de l'enroulement se produisent dans cette plage, la protection différentielle doit fonctionner.
En ce qui concerne le principe de la protection différentielle du transformateur, nous en avons déjà discuté en détail, les amis qui en ont besoin peuvent consulter le contenu pertinent dans les enregistrements historiques 6, 7 et 8. Je n'entrerai pas dans les détails à ce sujet, et ici j'ajouterai simplement quelques notions sur le courant d'appel d'excitation.
(1) Courant d'appel d'excitation du transformateur
Le courant d'excitation généré lorsque le transformateur est largué dans l'air est appelé courant d'appel d'excitation. L'amplitude du courant d'appel est liée à la structure du transformateur, à l'angle de fermeture, à la capacité, au magnétisme résiduel avant la fermeture et à d'autres facteurs. La mesure montre que lorsque le transformateur est largué dans l'air, le courant d'appel d'excitation dû à la saturation du noyau de fer est très important, généralement de 2 à 6 fois le courant nominal, et le maximum peut être supérieur à 8 fois. Étant donné que le courant d'appel d'excitation ne circule que dans le transformateur du côté charge, un courant différentiel important sera généré dans le circuit différentiel, entraînant un dysfonctionnement de la protection différentielle.
Le courant d'appel d'excitation a les caractéristiques suivantes : a. La valeur du courant d'appel est très grande et contient des composantes non périodiques évidentes ; b. La forme d'onde est pointue et intermittente ; c. Il contient des composants harmoniques évidents d'ordre élevé, en particulier le deuxième composant harmonique. Évidemment; d, le courant d'appel d'excitation est atténué.
Selon les caractéristiques ci-dessus du courant d'appel, afin d'éviter le mauvais fonctionnement de la protection différentielle du transformateur causée par le courant d'appel, trois principes sont utilisés dans le projet : contenu élevé en deuxième harmonique, forme d'onde asymétrique et grand angle de discontinuité de la forme d'onde pour réaliser le blocage de la protection différentielle.
(2) Principe de freinage de deuxième harmonique
L'essence du freinage de deuxième harmonique est d'utiliser la composante de deuxième harmonique dans le courant différentiel pour déterminer si le courant différentiel est un courant de défaut ou un courant d'appel d'excitation. Lorsque le pourcentage de la deuxième composante harmonique et de la composante d'onde fondamentale est supérieur à une certaine valeur (généralement 20%), il est jugé que le courant différentiel est causé par le courant d'appel d'excitation et la protection différentielle est bloquée.
Par conséquent, plus le rapport de freinage de deuxième harmonique est grand, plus le courant de deuxième harmonique contenu dans l'onde fondamentale est autorisé, et l'effet de freinage sera pire.
(3) Protection différentielle à rupture rapide
Lorsqu'un défaut grave se produit à l'intérieur du transformateur et que le TC est saturé en raison d'un courant de défaut important, le courant secondaire du TC contient également un grand nombre de composantes harmoniques. Selon la description ci-dessus, cela est susceptible de provoquer une protection différentielle due au freinage de deuxième harmonique. Bloquer ou retarder l'action. Cela endommagerait gravement le transformateur. Afin de résoudre ce problème, une protection différentielle à rupture rapide est généralement définie.
L'élément différentiel à rupture rapide est en fait un élément différentiel de forte valeur pour la protection différentielle longitudinale. Différent des éléments différentiels généraux, il reflète la valeur efficace du courant différentiel. Quelle que soit la forme d'onde du courant différentiel et l'amplitude de la composante harmonique, tant que la valeur efficace du courant différentiel dépasse la valeur de réglage de la coupure rapide différentielle (généralement supérieure à la valeur de réglage de la protection différentielle), il agir immédiatement pour couper le transformateur sans excitation. Blocage de critères tels que le courant d'appel.
Ce qui suit présente la protection de secours du transformateur
Il existe de nombreux types de configurations de protection de secours pour les transformateurs. Ce numéro présente principalement deux types de protections de secours : la protection complexe contre les surintensités à blocage de tension et la protection de mise à la terre pour les transformateurs.
1. Protection contre les surintensités pour le verrouillage de pression complexe
La protection complexe contre les surintensités à blocage de tension est la protection de secours pour les défauts de court-circuit entre phases des transformateurs de grande et moyenne taille. Il convient aux transformateurs élévateurs, aux transformateurs de contact système et aux transformateurs abaisseurs dont la protection contre les surintensités ne peut pas répondre aux exigences de sensibilité. La tension composite composée d'une tension inverse et d'une basse tension peut refléter divers défauts dans la plage de protection, ce qui réduit la valeur de réglage de la protection contre les surintensités et améliore la sensibilité.
La protection contre les surintensités de tension composite est composée d'un élément de tension composite, d'un élément de surintensité et d'un élément de temps. Le courant d'entrée de la protection est le courant triphasé secondaire du TC du côté du transformateur et la tension d'entrée est la tension triphasée secondaire du TP du côté du transformateur ou d'autres côtés. Pour la protection du micro-ordinateur, la tension de ce côté peut être fournie aux autres côtés via un logiciel, afin de garantir que la protection contre les surintensités de n'importe quel côté peut toujours être utilisée lorsque le PT de n'importe quel côté est révisé. La logique d'action est illustrée dans la figure ci-dessous.
2. Protection de mise à la terre du transformateur
La protection de secours pour les défauts de court-circuit à la terre des transformateurs de grande et moyenne taille comprend généralement : une protection à maximum de courant homopolaire, une protection à maximum de tension homopolaire, une protection d'écart, etc. Ce qui suit est une brève introduction basée sur trois méthodes de mise à la terre différentes du point neutre.
(1) Le point neutre est directement mis à la terre
Pour les transformateurs d'une tension de 110 kV et plus dont le point neutre est directement mis à la terre, une protection de courant homopolaire qui répond aux défauts à la terre doit être installée du côté du système de mise à la terre à courant élevé. Pour les transformateurs qui sont directement mis à la terre des côtés haut et moyen, la protection de courant homopolaire doit avoir une direction, et la direction doit pointer vers les barres omnibus de chaque côté.
Le principe de la protection de courant homopolaire est similaire à celui de la protection homopolaire de ligne, veuillez vous référer à l'édition 30. Le courant homopolaire peut être prélevé sur le courant secondaire du TC de point neutre, ou il peut être auto-généré par le courant triphasé secondaire du TC côté local. La tension homopolaire connectée à l'élément directionnel peut être tirée de la tension en triangle ouvert du TP côté local, ou elle peut être auto-générée par la tension triphasée secondaire côté local. Dans le dispositif de protection de micro-ordinateur, la méthode auto-produite est principalement adoptée.
Pour les grands transformateurs à trois enroulements, une protection de courant homopolaire à trois étages peut être utilisée. Parmi eux, la section I et la section II ont des directives, et la section III n'a pas de directives. Il y a généralement deux niveaux de retard dans chaque section, et la plage de défaut est réduite avec un court retard (saut du coupleur de bus ou de l'interrupteur sur le côté principal de la barre), et le transformateur est coupé avec un long retard (saut l'interrupteur à trois côtés). La configuration de protection spécifique est déterminée en fonction de la situation réelle.
Comme indiqué sur la figure, après le fonctionnement de la section I ou II de la protection de courant directionnel homopolaire, sautez d'abord le coupleur de bus ou le commutateur de ce côté après un court délai t1 ou t3 pour réduire l'étendue du défaut. Si le défaut persiste, après un temps plus long la temporisation t2 ou t4 saute l'interrupteur trilatéral pour couper le transformateur. La section III n'a pas de sens, et le transformateur est coupé directement après un délai.
(2) Le point neutre n'est pas mis à la terre
Le courant homopolaire passe par le point neutre du transformateur pour former un circuit homopolaire. Cependant, si les points neutres de tous les transformateurs sont mis à la terre, le courant de court-circuit au point de mise à la terre sera shunté vers chaque transformateur, ce qui réduira la sensibilité de la protection contre les surintensités homopolaires. Par conséquent, afin de limiter le courant homopolaire dans une certaine plage, il existe des réglementations sur le nombre de transformateurs qui fonctionnent avec le point neutre mis à la terre.
Pour les transformateurs qui fonctionnent sans mise à la terre, une protection de tension homopolaire doit être configurée pour éviter les dommages de surtension au transformateur causés par des arcs d'espacement aux points de défaut lors de défauts à la terre.
En raison du niveau d'isolation élevé du point neutre du transformateur entièrement isolé, lorsqu'un défaut à la terre se produit dans le système, la protection de courant homopolaire coupe d'abord le transformateur avec le point neutre mis à la terre, et si le défaut existe toujours, il y aura une protection de tension homopolaire pour couper le point neutre sans mettre le transformateur à la terre.
(3) Le point neutre est mis à la terre à travers l'espace de décharge
Les transformateurs à ultra-haute tension sont tous des transformateurs semi-isolés et l'isolation de la bobine de point neutre à la terre est plus faible que celle des autres pièces. L'isolation du point neutre est sujette aux pannes. Par conséquent, la protection contre les écarts doit être configurée.
La fonction de la protection d'écart est de protéger la sécurité d'isolement du point neutre du transformateur non mis à la terre à point neutre.
Installez un écart de claquage entre le point neutre du transformateur et la terre comme indiqué sur la figure. Lorsque le sectionneur de mise à la terre est fermé, le transformateur est directement mis à la terre et la protection contre les surintensités homopolaires est mise en service. Lorsque l'interrupteur d'isolation de mise à la terre est déconnecté, le transformateur est mis à la terre à travers l'espace et mis en protection d'espace.
La protection d'écart est réalisée en utilisant le courant d'écart 3I0 traversant le point neutre du transformateur et la tension du triangle d'ouverture du bus PT 3U0 comme critères.
Si le point neutre est relevé en raison d'un défaut, l'entrefer se rompt et un grand courant d'entrefer 3I0 est généré. A ce moment, la protection d'écart fonctionne et le transformateur est coupé après un délai. De plus, lorsqu'un défaut de mise à la terre se produit dans le système, la protection homopolaire du transformateur de mise à la terre du point neutre fonctionne et le transformateur de mise à la terre du point neutre est coupé en premier. Une fois que le système a perdu le point de mise à la terre, si le défaut existe toujours, la tension en triangle ouvert 3U0 du bus PT sera très élevée et la protection d'écart fonctionnera également à ce moment.
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