Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
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Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
Il trasformatore è un dispositivo statico in funzionamento continuo, relativamente affidabile nel funzionamento e con minori possibilità di guasto. Tuttavia, poiché la maggior parte dei trasformatori è installata all'aperto e risente del carico durante il funzionamento e del guasto di cortocircuito del sistema di alimentazione, durante il funzionamento si verificano inevitabilmente vari guasti e situazioni anomale.
1. Guasti comuni e anomalie dei trasformatori
I guasti del trasformatore possono essere suddivisi in guasti interni e guasti esterni.
I guasti interni si riferiscono ai guasti che si verificano all'interno dell'involucro, inclusi i guasti di cortocircuito fase-fase degli avvolgimenti, i guasti di cortocircuito tra le spire degli avvolgimenti monofase, i guasti di cortocircuito tra gli avvolgimenti e i nuclei di ferro e la disconnessione guasti degli avvolgimenti.
I guasti esterni si riferiscono a vari guasti di cortocircuito fase-fase tra i conduttori esterni del trasformatore e guasti a terra monofase che si verificano quando la boccola isolante dei conduttori attraversa l'involucro della scatola.
Il guasto del trasformatore è molto pericoloso. Soprattutto quando si verifica un guasto interno, l'arco ad alta temperatura generato dalla corrente di cortocircuito non solo brucerà l'isolamento e il nucleo di ferro dell'avvolgimento del trasformatore, ma provocherà anche la decomposizione dell'olio del trasformatore e la produzione di una grande quantità di gas, provocando la deformazione o addirittura l'esplosione dell'involucro del trasformatore. Pertanto, deve essere interrotto quando il trasformatore si guasta.
Le condizioni anomale del trasformatore includono principalmente sovraccarico, livello dell'olio inferiore, sovracorrente causata da cortocircuito esterno, temperatura dell'olio elevata del trasformatore in funzione, temperatura dell'avvolgimento elevata, pressione del trasformatore elevata e guasto del sistema di raffreddamento. Quando il trasformatore è in uno stato di funzionamento anomalo, dovrebbe essere dato un segnale di allarme.
2. Configurazione della protezione del trasformatore
Protezione principale per guasti da cortocircuito: principalmente protezione differenziale longitudinale, protezione da gas pesanti, ecc.
Protezione di backup per guasti da cortocircuito: principalmente protezione da sovracorrente con blocco della tensione composita, protezione da sovracorrente a sequenza zero (direzione), protezione a bassa impedenza, ecc.
Protezione da funzionamento anomalo: include principalmente protezione da sovraccarico, protezione da sovraeccitazione, protezione da gas leggero, protezione da gap del punto neutro, livello dell'olio di temperatura e protezione da guasti del sistema di raffreddamento, ecc.
3. Protezione non elettrica
La protezione del trasformatore che utilizza quantità non elettriche come olio, gas e temperatura del trasformatore è chiamata protezione non elettrica. Include principalmente la protezione del gas, la protezione della pressione, la protezione della temperatura, la protezione del livello dell'olio e la protezione del dispositivo di raffreddamento completo. La protezione non elettrica agisce sullo scatto o sull'invio di una lettera in base alle esigenze del sito.
(1) Protezione dai gas
Quando si verifica un guasto all'interno del trasformatore, a causa dell'azione della corrente di cortocircuito e dell'arco nel punto di cortocircuito, verrà generata una grande quantità di gas all'interno del trasformatore e la velocità del flusso d'olio del trasformatore verrà accelerata. La protezione realizzata utilizzando il flusso di gas e olio è chiamata protezione del gas.
Protezione dai gas leggeri: quando si verifica un leggero guasto o un'anomalia all'interno del trasformatore, il punto di guasto si surriscalda parzialmente, causando l'espansione di parte dell'olio, il gas nell'olio forma bolle ed entra nel relè del gas e la protezione dai gas leggeri funziona in modo inviare un segnale di luce gas.
Protezione dai gas pesanti: quando si verifica un grave guasto nel serbatoio dell'olio del trasformatore, la corrente di guasto è elevata e l'arco provoca la decomposizione di una grande quantità di olio del trasformatore, generando una grande quantità di flusso di gas e olio. Il deflettore antiurto attiva la protezione del relè per gas pesanti, invia un segnale di gas pesante e fa scattare la presa. Rimuovere il trasformatore.
La protezione per gas pesanti è la protezione principale per i guasti interni del serbatoio dell'olio e può riflettere vari guasti all'interno del trasformatore. Quando si verifica un piccolo numero di cortocircuiti tra spire nel trasformatore, sebbene la corrente di guasto sia elevata, la corrente differenziale generata nella protezione differenziale potrebbe non essere elevata e la protezione differenziale potrebbe rifiutarsi di funzionare. Pertanto, per il guasto interno del trasformatore, è necessario affidarsi alla protezione da gas pesante per rimuovere il guasto.
(2) Protezione dalla pressione
La protezione della pressione è anche la protezione principale contro i guasti interni al serbatoio del trasformatore. Contiene uno scarico della pressione e una protezione contro i cambiamenti improvvisi di pressione, utilizzati per rispondere alla pressione dell'olio del trasformatore.
(3) Protezione temperatura e livello olio
Quando la temperatura del trasformatore sale al valore di avviso, la protezione della temperatura invierà un segnale di allarme e avvierà il dispositivo di raffreddamento in standby.
Quando l'olio del trasformatore perde o il livello dell'olio scende per altri motivi, la protezione del livello dell'olio interverrà e invierà un segnale di allarme.
(4) Protezione di arresto completo del dispositivo di raffreddamento
Quando il dispositivo di raffreddamento del trasformatore in funzione è completamente fermo, la temperatura del trasformatore aumenterà. Se non viene gestito in tempo, può causare danni all'isolamento dell'avvolgimento del trasformatore. Pertanto, quando il refrigeratore è completamente fermo durante il funzionamento del trasformatore, la protezione invierà un segnale di allarme e interromperà il trasformatore dopo un lungo ritardo.
4. Protezione differenziale
La protezione differenziale del trasformatore è la protezione principale della quantità elettrica del trasformatore e il suo campo di protezione è la parte circondata dai trasformatori di corrente su ciascun lato. Quando si verificano guasti come cortocircuito fase-fase e cortocircuito tra spire dell'avvolgimento all'interno di questo intervallo, la protezione differenziale deve intervenire.
Per quanto riguarda il principio della protezione differenziale del trasformatore, di cui abbiamo discusso in dettaglio in precedenza, gli amici che ne hanno bisogno possono rivedere il contenuto pertinente nei documenti storici 6, 7 e 8. Non entrerò nei dettagli su questo, e qui aggiungerò semplicemente alcuni concetti sulla corrente di spunto di eccitazione.
(1) Corrente di spunto di eccitazione del trasformatore
La corrente di eccitazione generata quando il trasformatore viene fatto cadere in aria è chiamata corrente di spunto di eccitazione. L'entità della corrente di spunto è correlata alla struttura del trasformatore, all'angolo di chiusura, alla capacità, al magnetismo residuo prima della chiusura e ad altri fattori. La misurazione mostra che quando il trasformatore viene fatto cadere in aria, la corrente di spunto di eccitazione dovuta alla saturazione del nucleo di ferro è molto grande, solitamente da 2 a 6 volte la corrente nominale e il massimo può essere superiore a 8 volte. Poiché la corrente di spunto di eccitazione fluisce nel trasformatore solo sul lato di carica, nel circuito differenziale verrà generata un'elevata corrente differenziale, con conseguente malfunzionamento della protezione differenziale.
La corrente di spunto di eccitazione ha le seguenti caratteristiche: a. Il valore della corrente di spunto è molto grande e contiene evidenti componenti non periodiche; b. La forma d'onda è appuntita e intermittente; c. Contiene evidenti componenti armoniche di ordine superiore, in particolare la seconda componente armonica. Ovviamente; d, la corrente di spunto di eccitazione è attenuata.
In base alle suddette caratteristiche della corrente di spunto, al fine di prevenire il malfunzionamento della protezione differenziale del trasformatore causato dalla corrente di spunto, nel progetto vengono utilizzati tre principi: alto contenuto di seconda armonica, forma d'onda asimmetrica e ampio angolo di discontinuità della forma d'onda per realizzare il blocco della protezione differenziale.
(2) Principio di frenatura di seconda armonica
L'essenza della frenatura di seconda armonica consiste nell'utilizzare la componente di seconda armonica nella corrente differenziale per giudicare se la corrente differenziale è una corrente di guasto o una corrente di spunto eccitante. Quando la percentuale della componente della seconda armonica e della componente dell'onda fondamentale è maggiore di un certo valore (di solito 20%), si giudica che la corrente differenziale è causata dalla corrente di spunto di eccitazione e la protezione differenziale è bloccata.
Pertanto, maggiore è il rapporto di frenatura di seconda armonica, maggiore è la corrente di seconda armonica contenuta nell'onda fondamentale e l'effetto frenante sarà peggiore.
(3) Protezione differenziale contro le rotture rapide
Quando si verifica un guasto grave all'interno del trasformatore e il TA è saturo a causa di una grande corrente di guasto, anche la corrente secondaria del TA contiene un gran numero di componenti armoniche. Secondo la descrizione precedente, è probabile che ciò provochi una protezione differenziale dovuta alla frenatura di seconda armonica. Bloccare o ritardare l'azione. Ciò danneggerà gravemente il trasformatore. Per risolvere questo problema, di solito viene impostata una protezione differenziale contro il rapido.
L'elemento differenziale a rottura rapida è in realtà un elemento differenziale di alto valore per la protezione del differenziale longitudinale. Diverso dagli elementi differenziali generali, riflette il valore effettivo della corrente differenziale. Indipendentemente dalla forma d'onda della corrente differenziale e dall'entità della componente armonica, fintanto che il valore effettivo della corrente differenziale supera il valore di impostazione dell'interruzione rapida differenziale (solitamente superiore al valore di impostazione della protezione differenziale), sarà agire immediatamente per interrompere il trasformatore senza eccitazione. Blocco di criteri come la corrente di spunto.
Quanto segue introduce la protezione di backup del trasformatore
Esistono molti tipi di configurazioni di protezione di backup per i trasformatori. Questo numero introduce principalmente due tipi di protezioni di backup: la protezione da sovracorrente con blocco della tensione complessa e la protezione di messa a terra per i trasformatori.
1. Protezione da sovracorrente per blocco della pressione complesso
La complessa protezione da sovracorrente con blocco della tensione è la protezione di backup per guasti da cortocircuito fase-fase di trasformatori di grandi e medie dimensioni. È adatto per trasformatori elevati, trasformatori di contatto di sistema e trasformatori riduttori la cui protezione da sovracorrente non può soddisfare i requisiti di sensibilità. La tensione composita composta da tensione di sequenza inversa e bassa tensione può riflettere vari guasti all'interno dell'intervallo di protezione, il che riduce il valore di impostazione della protezione da sovracorrente e migliora la sensibilità.
La protezione da sovracorrente a tensione composita è composta da elemento di tensione composito, elemento di sovracorrente ed elemento di tempo. La corrente di ingresso della protezione è la corrente trifase secondaria del TA sul lato proprio del trasformatore e la tensione di ingresso è la tensione trifase secondaria del PT sul lato proprio del trasformatore o altri lati. Per la protezione del microcomputer, la tensione di questo lato può essere fornita ad altri lati tramite software, in modo da garantire che la protezione da sovracorrente di qualsiasi lato possa ancora essere utilizzata quando il PT su qualsiasi lato viene revisionato. La logica dell'azione è illustrata nella figura seguente.
2. Protezione di messa a terra del trasformatore
La protezione di backup per la messa a terra dei guasti da cortocircuito di trasformatori di grandi e medie dimensioni comprende solitamente: protezione di massima corrente omopolare, protezione di massima tensione omopolare, protezione gap, ecc. Quella che segue è una breve introduzione basata su tre diversi metodi di messa a terra del punto neutro.
(1) Il centro stella è direttamente messo a terra
Per i trasformatori con una tensione di 110 kV e oltre il cui punto neutro è direttamente messo a terra, è necessario installare una protezione di corrente a sequenza zero che risponda ai guasti a terra sul lato del sistema di messa a terra a corrente elevata. Per i trasformatori che sono direttamente messi a terra su entrambi i lati alto e medio, la protezione della corrente a sequenza zero dovrebbe avere una direzione e la direzione dovrebbe puntare alle sbarre collettrici su ciascun lato.
Il principio della protezione della corrente omopolare è simile a quello della protezione omopolare di linea, fare riferimento al numero 30. La corrente omopolare può essere prelevata dalla corrente secondaria del TA del punto neutro oppure può essere autogenerata dalla corrente trifase secondaria del TA lato locale. La tensione omopolare collegata all'elemento direzionale può essere prelevata dalla tensione a triangolo aperto del PT sul lato locale, oppure può essere autogenerata dalla tensione trifase secondaria sul lato locale. Nel dispositivo di protezione del microcomputer viene adottato principalmente il metodo autoprodotto.
Per grandi trasformatori a tre avvolgimenti, è possibile utilizzare la protezione della corrente a sequenza zero a tre stadi. Tra questi, la Sezione I e la Sezione II hanno indicazioni e la Sezione III non ha indicazioni. Generalmente ci sono due livelli di ritardo in ciascuna sezione e l'intervallo di guasto viene ristretto con un breve ritardo (saltando l'accoppiatore bus o l'interruttore sul lato principale della barra) e il trasformatore viene interrotto con un lungo ritardo (saltando l'interruttore a tre lati). La configurazione di protezione specifica è determinata in base alla situazione reale.
Come mostrato nella figura, dopo l'intervento della sezione I o II della protezione della corrente direzionale a sequenza zero, prima ponticellare l'accoppiatore bus o l'interruttore su questo lato dopo un breve ritardo t1 o t3 per ridurre l'entità del guasto. Se il guasto persiste, dopo un tempo più lungo Ritardo t2 o t4 saltare l'interruttore a tre vie per staccare il trasformatore. La sezione III non ha direzione e il trasformatore viene interrotto subito dopo un ritardo.
(2) Il centro stella non è collegato a terra
La corrente a sequenza zero passa attraverso il punto neutro del trasformatore per formare un circuito a sequenza zero. Tuttavia, se i punti neutri di tutti i trasformatori sono messi a terra, la corrente di cortocircuito nel punto di messa a terra verrà deviata a ciascun trasformatore, il che ridurrà la sensibilità della protezione da massima corrente a sequenza zero. Pertanto, al fine di limitare la corrente omopolare entro un certo intervallo, esistono norme sul numero di trasformatori che funzionano con il centro stella a terra.
Per i trasformatori che funzionano senza messa a terra, la protezione della tensione a sequenza zero deve essere configurata per evitare danni da sovratensione al trasformatore causati da archi di separazione nei punti di guasto durante i guasti a terra.
A causa dell'elevato livello di isolamento del punto neutro del trasformatore completamente isolato, quando si verifica un guasto verso terra nel sistema, la protezione della corrente di sequenza zero interrompe prima il trasformatore con il punto neutro a terra e, se il guasto persiste, ci sarà una protezione di tensione a sequenza zero per tagliare il punto neutro senza mettere a terra il trasformatore.
(3) Il punto neutro è messo a terra attraverso lo spazio di scarica
I trasformatori ad altissima tensione sono tutti trasformatori semi-isolati e l'isolamento della bobina del punto neutro verso terra è più debole di quello delle altre parti. L'isolamento del punto neutro è soggetto a guasti. Pertanto, la protezione gap deve essere configurata.
La funzione della protezione gap è quella di proteggere la sicurezza dell'isolamento del punto neutro del trasformatore senza messa a terra del punto neutro.
Installare uno spazio di rottura tra il punto neutro del trasformatore e la terra come mostrato in figura. Quando il sezionatore di messa a terra è chiuso, il trasformatore viene messo a terra direttamente e viene attivata la protezione da sovracorrente a sequenza zero. Quando l'interruttore di isolamento della messa a terra è disconnesso, il trasformatore viene messo a terra attraverso l'intercapedine e messo in protezione dell'intercapedine.
La protezione del gap viene realizzata utilizzando come criteri la corrente di gap 3I0 che scorre attraverso il punto neutro del trasformatore e la tensione del triangolo di apertura PT del bus PT 3U0.
Se il punto neutro viene sollevato a causa di un guasto, il traferro si interrompe e viene generata una grande corrente di traferro 3I0. In questo momento, la protezione del divario è operativa e il trasformatore viene interrotto dopo un ritardo. Inoltre, quando si verifica un guasto di messa a terra nel sistema, la protezione a sequenza zero del trasformatore di messa a terra del punto neutro si attiva e il trasformatore di messa a terra del punto neutro viene interrotto per primo. Dopo che il sistema ha perso il punto di messa a terra, se il guasto persiste, la tensione a triangolo aperto 3U0 del bus PT sarà molto elevata e in questo momento funzionerà anche la protezione del gap.
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