계전기 보호에서 변압기 보호 분석

1. 변압기의 일반적인 고장 및 이상

변압기 오류는 내부 오류와 외부 오류로 나눌 수 있습니다.

내부고장이란 권선의 상간단락고장, 단상권선의 권선간단락고장, 권선과 철심간 단락고장, 단선 등 케이스 내부에서 발생하는 고장을 말한다. 권선 결함.

외부 결함은 변압기의 외부 리드 와이어 사이의 다양한 위상 간 단락 결함과 리드 와이어의 절연 부싱이 박스 쉘을 통해 깜박일 때 발생하는 단상 지락을 나타냅니다.

변압기 고장은 매우 위험합니다. 특히 내부고장 발생시 단락전류에 의해 발생하는 고온아크는 변압기 권선의 절연체와 철심을 소손시킬 뿐만 아니라 변압기 오일을 분해하여 다량의 가스를 발생시키게 되며, 변압기 쉘의 변형 또는 폭발을 일으킵니다. 따라서 변압기 고장 시 차단해야 합니다.

변압기의 이상 상태는 주로 과부하, 낮은 오일 레벨, 외부 단락으로 인한 과전류, 작동 중인 변압기의 높은 오일 온도, 높은 권선 온도, 높은 변압기 압력 및 냉각 시스템 고장을 포함합니다. 변압기가 비정상 작동 상태에 있을 때 경보 신호를 주어야 합니다.

2. 변압기 보호 구성

단락 결함에 대한 주요 보호: 주로 세로 차동 보호, 무거운 가스 보호 등

단락 오류에 대한 백업 보호: 주로 복합 전압 차단 과전류 보호, 제로 시퀀스(방향) 과전류 보호, 낮은 임피던스 보호 등

비정상 작동 보호: 주로 과부하 보호, 과여자 보호, 가벼운 가스 보호, 중성점 갭 보호, 온도 유면 및 냉각 시스템 장애 보호 등을 포함합니다.

3. 비전기 보호

변압기의 기름, 가스, 온도 등 비전기량을 이용한 변압기 보호를 비전기적 보호라고 합니다. 주로 가스 보호, 압력 보호, 온도 보호, 오일 레벨 보호 및 냉각기 완전 정지 보호를 포함합니다. 비전기 보호는 사이트의 필요에 따라 걸려 넘어지거나 편지를 보내는 역할을 합니다.

(1) 가스 보호

변압기 내부에 고장이 발생하면 단락 지점에서 단락 전류 및 아크의 작용으로 인해 변압기 내부에 많은 양의 가스가 생성되고 변압기의 오일 유속이 가속됩니다. 가스 및 오일 흐름을 사용하여 실현되는 보호를 가스 보호라고 합니다.

가벼운 가스 보호 : 변압기 내부에 경미한 고장이나 이상이 발생하면 고장점이 부분적으로 과열되어 오일의 일부가 팽창하고 오일에 포함된 가스가 기포를 형성하여 가스 릴레이로 들어가고 가벼운 가스 보호 장치가 작동하여 가벼운 가스 신호를 보냅니다.

무거운 가스 보호: 변압기 오일 탱크에 심각한 오류가 발생하면 오류 전류가 크고 아크로 인해 많은 양의 변압기 오일이 분해되어 많은 양의 가스 및 오일 흐름이 발생합니다. 임팩트 배플은 무거운 가스 릴레이 보호 작용을 하고 무거운 가스 신호를 보내고 배출구를 트립합니다. 변압기를 제거하십시오.

무거운 가스 보호는 오일 탱크의 내부 결함에 대한 주요 보호이며 변압기 내부의 다양한 결함을 반영할 수 있습니다. 변압기에서 적은 수의 턴 간 단락이 발생하면 고장 전류가 크더라도 차동 보호 장치에서 생성되는 차동 전류가 크지 않을 수 있으며 차동 보호 장치가 작동하지 않을 수 있습니다. 따라서 변압기의 내부 오류에 대해서는 무거운 가스 보호 장치에 의존하여 오류를 제거해야 합니다.

(2) 압력 보호

압력 보호는 변압기 탱크의 내부 결함에 대한 주요 보호이기도 합니다. 변압기 오일의 압력에 반응하는 데 사용되는 압력 완화 및 압력 급격한 변화 보호 기능이 포함되어 있습니다.

(3) 온도 및 오일 레벨 보호

변압기의 온도가 경고 값으로 상승하면 온도 보호 장치가 경보 신호를 보내고 대기 냉각기를 시작합니다.

변압기 오일이 새거나 다른 이유로 오일 레벨이 떨어지면 오일 레벨 보호 장치가 작동하여 경보 신호를 보냅니다.

(4) 쿨러 완전 정지 보호

작동 중인 변압기 냉각기가 완전히 정지되면 변압기의 온도가 상승합니다. 적시에 처리하지 않으면 변압기 권선의 절연이 손상될 수 있습니다. 따라서 변압기가 작동하는 동안 냉각기가 완전히 정지되면 보호 장치가 경보 신호를 보내고 오랜 지연 후에 변압기를 차단합니다.

4. 차등 보호

변압기 차동 보호는 변압기 전기량의 주요 보호이며 보호 범위는 양쪽 변류기로 둘러싸인 부분입니다. 이 범위 내에서 상간 단락 및 권선 간 단락과 같은 오류가 발생하면 차동 보호 장치가 작동해야 합니다.

변압기 차동 보호의 원리와 관련하여 이전에 자세히 논의한 바 있으며 필요한 친구는 역사 기록 6, 7 및 8에서 관련 내용을 검토할 수 있습니다. 이에 대해 자세히 설명하지 않고 여기에 간단히 추가하겠습니다. 여기 돌입 전류에 대한 몇 가지 개념.

(1) 변압기의 여자돌입전류

변압기를 낙하시켰을 때 발생하는 여자 전류를 여자 돌입 전류라고 합니다. 돌입 전류의 크기는 변압기의 구조, 투입 각도, 용량, 투입 전 잔류 자기 및 기타 요인과 관련이 있습니다. 측정 결과 변압기가 낙하했을 때 철심의 포화로 인한 여자 돌입 전류가 매우 커서 일반적으로 정격 전류의 2 ~ 6 배이며 최대 값은 8 배 이상일 수 있습니다. 여자 돌입 전류는 충전 측 변압기에만 흐르기 때문에 차동 회로에 큰 차동 전류가 발생하여 차동 보호 기능이 오작동합니다.

여기 돌입 전류는 다음과 같은 특성이 있습니다. 돌입 전류의 값은 매우 크고 명백한 비주기적 구성 요소를 포함합니다. 비. 파형이 뾰족하고 간헐적입니다. 씨. 그것은 명백한 고차 고조파 성분, 특히 두 번째 고조파 성분을 포함합니다. 확실히; d, 여기 돌입 전류가 감쇠됩니다.

위의 돌입 전류 특성에 따라 돌입 전류로 인한 변압기 차동 보호의 오작동을 방지하기 위해 프로젝트에서 세 가지 원칙이 사용됩니다. 높은 2차 고조파 함량, 비대칭 파형 및 큰 파형 불연속각을 실현합니다. 차동 보호 차단.

(2) 2차 조화 제동 원리

2차 고조파 제동의 본질은 차동 전류에서 2차 고조파 성분을 사용하여 차동 전류가 고장 전류인지 여자 돌입 전류인지 판단하는 것입니다. 2차 고조파 성분과 기본파 성분의 비율이 일정 값(보통 20%) 이상이면 여자돌입전류에 의한 차동전류로 판단하여 차동보호를 차단한다.

따라서 2차 고조파 제동비가 클수록 기본파에 포함된 2차 고조파 전류를 더 많이 허용하게 되어 제동 효과가 나빠지게 된다.

(3) 차동 급파 보호

변압기 내부에 중대한 고장이 발생하여 고장전류가 커서 CT가 포화되면 CT의 2차 전류에도 많은 고조파 성분이 포함됩니다. 위의 설명에 따르면 이는 2차 고조파 제동으로 인한 차동 보호를 유발할 가능성이 높습니다. 조치를 차단하거나 지연합니다. 이렇게 하면 변압기가 심각하게 손상됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 일반적으로 차등 급속 차단 보호가 설정됩니다.

차동 퀵 브레이크 요소는 실제로 종방향 차동 보호를 위한 고가의 차동 요소입니다. 일반적인 차동 소자와 달리 차동 전류의 유효값을 반영합니다. 차동 전류의 파형과 고조파 성분의 크기에 관계없이 차동 전류의 유효 값이 차동 퀵 브레이크의 설정 값을 초과하는 한(일반적으로 차동 보호의 설정 값보다 높음) 여자없이 변압기를 즉시 차단하도록 조치하십시오. 돌입 전류와 같은 기준 차단.

다음은 변압기의 백업 보호를 소개합니다.

변압기용 백업 보호 구성에는 여러 가지 유형이 있습니다. 이 문제에서는 주로 복잡한 전압 차단 과전류 보호 및 변압기용 접지 보호라는 두 가지 유형의 백업 보호를 소개합니다.

1. 복잡한 압력 차단을 위한 과전류 보호

복잡한 전압 차단 과전류 보호는 대형 및 중형 변압기 상간 단락 오류에 대한 백업 보호입니다. 과전류 보호가 감도 요구 사항을 충족할 수 없는 승압 변압기, 시스템 접점 변압기 및 강압 변압기에 적합합니다. 역상분 전압과 저전압으로 구성된 복합 전압은 보호 범위 내에서 다양한 고장을 반영할 수 있어 과전류 보호 설정 값을 낮추고 감도를 향상시킵니다.

복합 전압 과전류 보호는 복합 전압 요소, 과전류 요소 및 시간 요소로 구성됩니다. 보호기의 입력 전류는 변압기 자체측 CT의 2차 3상 전류이고, 입력 전압은 변압기 자체측 또는 반대측 PT의 2차 3상 전압이다. 마이크로컴퓨터 보호를 위해 이 쪽의 전압은 소프트웨어를 통해 다른 쪽에 제공될 수 있으므로 어느 쪽의 PT가 점검될 때 어느 쪽의 과전류 보호가 여전히 사용될 수 있는지 확인합니다. 액션 로직은 아래 그림과 같습니다.

2. 변압기의 접지 보호

대형 및 중형 변압기의 접지 단락 오류에 대한 백업 보호에는 일반적으로 제로 시퀀스 과전류 보호, 제로 시퀀스 과전압 보호, 갭 보호 등이 포함됩니다. 다음은 세 가지 다른 접지 방법을 기반으로 한 간략한 소개입니다. 중립점.

(1) 중성점은 직접 접지됩니다.

중성점이 직접 접지된 110kV 이상의 변압기의 경우 대전류 접지 시스템 측면에 지락에 대응하는 영상 전류 보호 장치를 설치해야 합니다. 높은 쪽과 중간 쪽 모두에 직접 접지된 변압기의 경우 제로 시퀀스 전류 보호에는 방향이 있어야 하며 방향은 양쪽의 버스 바를 가리켜야 합니다.

영상 전류 보호의 원리는 선로 영상 보호의 원리와 유사합니다. 30호를 참조하십시오. 영상 전류는 중성점 CT의 2차 전류에서 가져오거나 자체 생성될 수 있습니다. 로컬 측 CT의 2차 3상 전류에 의해. 방향성 소자에 연결된 영상분 전압은 로컬 측 PT의 개방 삼각 전압에서 가져오거나 로컬 측의 2차 삼상 전압에 의해 자체 생성될 수 있습니다. 마이크로컴퓨터 보호장치는 자체 제작 방식을 주로 채택하고 있다.

대형 3권선 변압기의 경우 3단계 제로 시퀀스 전류 보호를 사용할 수 있습니다. 그 중 1절과 2절은 방향이 있고, 3절은 방향이 없습니다. 일반적으로 각 구간에는 두 가지 수준의 지연이 있으며, 짧은 지연(버스 커플러 또는 바 메인 측의 스위치 점핑)으로 고장 범위가 좁아지고, 긴 지연(점핑)으로 변압기가 차단됩니다. 삼면 스위치). 특정 보호 구성은 실제 상황에 따라 결정됩니다.

그림과 같이 제로 시퀀스 방향성 전류 보호의 I 또는 II 섹션이 작동한 후 짧은 지연 t1 또는 t3 후에 이쪽의 버스 커플러 또는 스위치를 먼저 점프하여 오류 범위를 줄입니다. 결함이 여전히 존재하는 경우 더 오랜 시간 지연 후 t2 또는 t4가 3면 스위치를 건너뛰어 변압기를 차단합니다. 섹션 III에는 방향이 없으며 변압기는 지연 후 바로 차단됩니다.

(2) 중성점이 접지되지 않음

제로 시퀀스 전류는 트랜스포머의 중성점을 통과하여 제로 시퀀스 회로를 형성합니다. 그러나 모든 변압기의 중성점이 접지되면 접지 지점의 단락 전류가 각 변압기로 분로되어 제로 시퀀스 과전류 보호의 감도가 감소합니다. 따라서 영상전류를 일정 범위 내로 제한하기 위해 중성점을 접지한 상태에서 동작하는 변압기의 수에 대한 규정이 있다.

접지 없이 작동하는 변압기의 경우 지락 중 고장 지점에서 갭 아크로 인한 변압기의 과전압 손상을 방지하기 위해 제로 시퀀스 전압 보호를 구성해야 합니다.

완전 절연된 변압기의 중성점의 높은 절연 수준으로 인해 시스템에 지락 오류가 발생하면 제로 시퀀스 전류 보호는 중성점이 접지된 상태에서 먼저 변압기를 차단하고 오류가 여전히 존재하는 경우, 변압기를 접지하지 않고 중성점을 차단하는 제로 시퀀스 전압 보호가 있습니다.

(3) 중성점은 방전 갭을 통해 접지됩니다.

초고압변압기는 모두 반절연변압기로서 중성점코일과 대지간 절연이 다른 부품에 비해 약하다. 중성점 절연은 파손되기 쉽습니다. 따라서 간격 보호를 구성해야 합니다.

갭 보호 기능은 중성점 미접지 변압기의 중성점 절연 안전을 보호하는 것입니다.

그림과 같이 변압기의 중성점과 접지 사이에 절연파괴 간격을 설치하십시오. 접지 절연 스위치가 닫히면 변압기가 직접 접지되고 제로 시퀀스 과전류 보호가 사용됩니다. 접지 절연 스위치가 분리되면 변압기는 갭을 통해 접지되어 갭 보호에 들어갑니다.

갭 보호는 변압기의 중성점을 통해 흐르는 갭 전류 3I0와 모선 PT 개방 삼각 전압 3U0을 기준으로 사용하여 구현됩니다.

고장으로 인해 중성점이 상승하면 갭이 무너져 큰 갭 전류(3I0)가 발생한다. 이때 간극 보호 장치가 작동하여 일정 시간 지연 후 변압기를 차단합니다. 또한 계통에 지락사고가 발생하면 중성점 접지변압기의 영상보호가 동작하여 중성점 접지변압기를 먼저 차단한다. 시스템이 접지 지점을 잃은 후에도 결함이 여전히 존재하면 버스 PT의 개방 삼각 전압 3U0이 매우 커질 것이며 이때 갭 보호도 작동합니다.

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