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Como proteger os transformadores. a maneira correta de proteger os transformadores pode durar a vida útil do mesmo.

transformador é um equipamento estático funcionando continuamente, funcionando mais confiável, menos chance de falha. Mas como a grande maioria dos transformadores são instalados ao ar livre e são afetados pela carga durante a operação e pela influência da falha de curto-circuito do sistema de energia, várias falhas e condições anormais são inevitáveis ​​no processo de operação.

novembro 26, 2021

transformador é um equipamento estático funcionando continuamente, funcionando mais confiável, menos chance de falha. Mas como a grande maioria dos transformadores são instalados ao ar livre e são afetados pela carga durante a operação e pela influência da falha de curto-circuito do sistema de energia, várias falhas e condições anormais são inevitáveis ​​no processo de operação.

1. Falhas e anomalias comuns de transformadores

As falhas do transformador podem ser divididas em falhas internas e falhas externas.

As falhas internas referem-se a falhas que ocorrem dentro do gabinete, como falhas de curto-circuito entre fases de enrolamentos, falhas de curto-circuito entre espiras de enrolamentos monofásicos, falhas de curto-circuito entre enrolamentos e núcleo de ferro e falhas de desconexão de enrolamentos, etc.

As falhas externas referem-se a várias falhas de curto-circuito de fase entre as linhas externas dos transformadores e as falhas de aterramento monofásico que ocorrem quando a bucha de isolamento da linha principal passa pela caixa.

A falha do transformador causa um grande dano. Especialmente quando ocorre a falha interna, o arco de alta temperatura gerado pela corrente de curto-circuito não apenas queimará o isolamento e o núcleo de ferro do enrolamento do transformador, mas também fará com que o óleo do transformador se decomponha e produza muito gás, resultando em deformação do casco e até mesmo explosão. Portanto, quando o transformador falha, ele deve ser removido.

As anomalias do transformador são principalmente sobrecarga, redução do nível de óleo, curto-circuito externo causado por sobrecorrente, temperatura do óleo do transformador em execução muito alta, temperatura do enrolamento muito alta, pressão do transformador muito alta e falha do sistema de refrigeração. Quando o transformador estiver anormal, um sinal de alarme deve ser dado.

Dois, configuração de proteção do transformador

A principal proteção de falha de curto-circuito: proteção diferencial longitudinal, proteção de gás pesado, etc.

Proteção de backup de falha de curto-circuito: proteção de sobrecorrente de bloqueio de tensão principalmente composta, proteção de sobrecorrente de sequência zero (direção), proteção de baixa impedância, etc.

Proteção de operação anormal: principalmente proteção contra sobrecarga, proteção contra sobreexcitação, proteção contra gás leve, proteção de folga neutra, nível de óleo de temperatura e proteção contra falha do sistema de refrigeração.

Três, proteção não elétrica

A proteção do transformador composta por óleo, gás, temperatura e outros volumes não elétricos é chamada de proteção não elétrica. Existem principalmente proteção de gás, proteção de pressão, proteção de temperatura, proteção de nível de óleo e proteção de parada do resfriador. A proteção não elétrica atua conforme exigido pelo local para desarmar ou enviar sinais.

1. Proteção de gás

Quando a falha interna do transformador, devido ao papel da corrente de curto-circuito e do arco do ponto de curto-circuito, o transformador interno produzirá muito gás, ao mesmo tempo a velocidade do fluxo de óleo do transformador, o uso de gás e fluxo de óleo para alcançar a proteção é chamado de proteção de gás.

(1) Proteção de gás leve: quando ocorre uma pequena falha ou anormalidade dentro do transformador, o superaquecimento local do ponto de falha causa a expansão parcial do óleo, e o gás no óleo forma bolhas e entra no relé de gás. A ação de proteção de gás leve envia sinal de gás leve.

(2) Proteção de gás pesado: quando ocorre uma falha grave no tanque do transformador, a corrente de falha é grande e o arco faz com que o óleo do transformador se decomponha em grandes quantidades, resultando em uma grande quantidade de fluxo de gás e óleo. O defletor de impacto faz com que o gás pesado siga a ação de proteção, envia o sinal de gás pesado e o disparo de saída, e o transformador é cortado.

(3) A proteção de gás pesado é a principal proteção da falha interna do tanque de combustível, que pode refletir várias falhas internas do transformador. Quando o transformador ocorre algumas voltas para curto-circuito, embora a corrente de falta seja muito grande, mas na proteção diferencial produzida na corrente diferencial pode não ser grande, a proteção diferencial pode se recusar a operar. Portanto, para falhas internas do transformador, é necessário contar com proteção de gás pesado para remover as falhas.

A imagem

2, proteção de pressão

A proteção de pressão também é a principal proteção contra falhas internas do tanque do transformador. Com liberação de pressão e proteção contra mutação de pressão, usado para refletir a pressão do óleo do transformador.

3, proteção de temperatura e nível de óleo

Quando a temperatura do transformador sobe para o valor de advertência, a proteção de temperatura envia um sinal de alarme e inicia o resfriador de espera.

Quando o transformador vaza óleo ou baixa o nível de óleo por outros motivos, o nível de óleo é protegido e um sinal de alarme é enviado.

4, o cooler all stop proteção

Quando todos os resfriadores de transformador em operação param, a temperatura do transformador aumentará. Se não for manuseado a tempo, o isolamento do enrolamento do transformador pode ser danificado. Portanto, quando todos os resfriadores param na operação do transformador, a proteção envia um sinal de alarme e desliga o transformador após um longo atraso.

Quatro, proteção diferencial

A proteção diferencial do transformador é a principal proteção do volume de eletricidade do transformador, e seu escopo de proteção é a parte cercada por cada transformador de corrente lateral. Nesta faixa ocorre entre enrolamentos de curto-circuito, curto-circuito entre espiras e outras falhas, proteção diferencial a ação.

1, corrente de pico do transformador

A corrente de campo produzida quando o transformador cai é chamada de corrente de inrush de campo. O tamanho da corrente de excitação está relacionado à estrutura do transformador, ângulo de fechamento, capacidade, remanência antes do fechamento e outros fatores. A medição mostra que a corrente de partida é geralmente 2~6 vezes a corrente nominal, e o máximo é mais de 8 vezes a corrente nominal. Como a corrente de inrush só flui para o transformador no lado da carga, ela produzirá uma grande corrente diferencial na malha diferencial, resultando na operação incorreta da proteção diferencial.

A corrente de inrush tem as seguintes características: a. O valor da corrente de inrush é muito grande e contém um componente aperiódico óbvio; B. A forma de onda é pontiaguda e descontínua; C, contém um componente harmônico óbvio de alta ordem, especialmente o segundo componente harmônico; D. A corrente de inrush de excitação é atenuada.

De acordo com as características acima da corrente de inrush, a fim de evitar que a corrente de inrush cause o mau funcionamento da proteção diferencial do transformador, o projeto usa três princípios: alto conteúdo de segundo harmônico, assimetria da forma de onda, descontinuidade da forma de onda Ângulo para realizar o bloqueio da proteção diferencial.

2. Princípio de frenagem do segundo harmônico

A essência da frenagem do segundo harmônico é usar o componente do segundo harmônico da corrente diferencial para julgar se a corrente diferencial é corrente de falha ou corrente de inrush. Quando a porcentagem do componente do segundo harmônico para o componente fundamental é maior que um determinado valor (geralmente 20%), a corrente diferencial é considerada causada pela corrente de inrush e a proteção diferencial é fechada.

Portanto, quanto maior for a relação de frenagem do segundo harmônico, maior será a corrente do segundo harmônico contida na onda fundamental permitida e pior será o efeito de frenagem.

3, proteção diferencial de quebra rápida

Quando uma falta grave ocorre dentro do transformador e a corrente de falta é grande o suficiente para levar à saturação do TC, a corrente secundária do TC também contém um grande número de componentes harmônicos. De acordo com a descrição acima, é provável que a proteção diferencial seja travada ou atrasada devido à frenagem do segundo harmônico. Isso danificará seriamente o transformador. Para resolver este problema, geralmente é configurada uma proteção diferencial de quebra rápida.

O elemento diferencial de quebra rápida é na verdade um elemento diferencial de alta constante de proteção diferencial longitudinal. Diferente do elemento diferencial geral, reflete o valor efetivo do fluxo diferencial. Não importa como a forma de onda do fluxo diferencial, como o tamanho do componente harmônico, desde que o valor efetivo do fluxo diferencial exceda o valor de ajuste da quebra de velocidade diferencial (geralmente maior que o valor de ajuste da proteção diferencial), ele removerá imediatamente o transformador, sem a corrente de inrush de excitação e outros critérios de travamento.

Cinco, proteção de backup do transformador

A proteção principal do transformador é apresentada brevemente e a proteção de backup do transformador continua a ser introduzida. Existem muitos tipos de configuração de proteção de backup de transformadores. Aqui, apresentamos brevemente os dois tipos de proteção de backup do transformador, que são proteção de sobrecorrente de bloqueio de tensão dupla e proteção de aterramento.

1, bloqueio de pressão dupla sobre a proteção atual

A proteção de sobrecorrente de bloqueio de tensão composta é a proteção de backup para a falta de curto-circuito entre transformadores de grande e médio porte. Adequado para transformadores elevadores, transformadores de conexão do sistema e transformadores redutores cuja proteção contra sobrecorrente não pode atender aos requisitos de sensibilidade. A tensão composta composta de tensão de sequência negativa e baixa tensão pode refletir várias falhas na faixa de proteção, reduzir o valor de ajuste da proteção de sobrecorrente e melhorar a sensibilidade.

A proteção de sobrecorrente de tensão composta é composta de elemento de tensão composto, elemento de sobrecorrente e elemento de tempo. A corrente de acesso da proteção é a corrente secundária do TC TRIFÁSICO no lado local do transformador, e a tensão de acesso é a tensão secundária do TP trifásico no lado local ou em outros lados do transformador. Para proteção do microcomputador, a tensão deste lado pode ser fornecida para outros lados através de software, de forma a garantir que qualquer lado da manutenção do TP, ainda possa usar a proteção de sobrecorrente de tensão complexa. A lógica da ação é mostrada abaixo.

2, proteção de aterramento do transformador

A proteção de backup de falha de curto-circuito de aterramento de transformadores de grande e médio porte é geralmente: proteção de sobrecorrente de sequência zero, proteção de sobretensão de sequência zero, proteção de intervalo e assim por diante. A seguir, uma breve introdução de três modos de aterramento diferentes com base no ponto neutro.

(1) O ponto neutro é aterrado diretamente

Para transformadores cuja tensão é de 110kV e acima do ponto neutro é aterrado diretamente, a proteção de corrente de sequência zero deve ser ajustada ao lado do sistema de aterramento de alta corrente para refletir a falta de aterramento. Para transformadores que são aterrados diretamente nos lados alto e médio, a proteção de corrente de sequência zero deve estar na direção de cada barramento lateral.

O princípio da proteção de corrente de sequência zero é semelhante ao da proteção de sequência zero de linha, consulte a edição 30. A corrente de sequência zero pode ser derivada da corrente secundária do TC do ponto neutro ou da corrente secundária do TC trifásico do o lado local. A tensão de seqüência zero conectada ao elemento direcional pode ser obtida da tensão do triângulo de abertura do TP do lado local ou da tensão trifásica secundária do lado local. No dispositivo de proteção do microcomputador, adote principalmente a maneira auto-produzida.

Para grandes transformadores de três enrolamentos, a proteção de corrente de sequência zero pode ser de três estágios. Há uma direção na seção I e II, e nenhuma direção na seção III. Cada seção geralmente tem um atraso de dois estágios, com um atraso menor para reduzir a faixa de falha (bus ou chave local), com um atraso maior para remover o transformador (chave de três lados). A configuração de proteção específica depende da situação real.

Conforme mostrado na figura, após a operação da proteção de corrente de direção de seqüência zero na seção I ou II, o barramento t1 ou T3 ou a chave local com um pequeno atraso devem ser saltados primeiro para reduzir o escopo de influência da falta. Se a quantidade de falta ainda estiver lá, o transformador deve ser desligado com chave de três vias t2 ou T4 com um longo atraso. Seção III sem direção, o transformador é removido diretamente por atraso.

(2) o ponto neutro não está aterrado

A corrente de sequência zero passa pelo ponto neutro do transformador para formar o loop de sequência zero. Entretanto, se todos os pontos neutros do transformador estiverem aterrados, a corrente de curto-circuito no ponto de aterramento será distribuída para cada transformador, o que fará com que a sensibilidade da proteção de sobrecorrente de seqüência zero seja reduzida. Portanto, para limitar a corrente de seqüência zero em uma determinada faixa, o número de transformadores aterrados ao ponto neutro é regulado.

Para transformador não aterrado, a proteção de tensão de sequência zero deve ser configurada para evitar danos por sobretensão ao transformador causados ​​por arco de folga no ponto de falha quando ocorre uma falha de aterramento.

Transformador totalmente isolado devido ao seu alto nível de isolamento do ponto neutro, quando o sistema ocorre falha de aterramento, a primeira proteção de corrente de sequência zero para remover o transformador de aterramento do ponto neutro, se a falha ainda existir, e então a proteção de tensão de sequência zero para remover o transformador não aterrado do ponto neutro.

(3) O ponto neutro é aterrado através da folga de descarga

Todos os transformadores de alta tensão são semi-isolados, e o isolamento da bobina neutra ao terra é mais fraco do que outras partes. O isolamento neutro é propenso a avarias. Portanto, você precisa configurar a proteção de liberação.

O papel da proteção de folga é proteger o ponto neutro da segurança de isolamento do transformador não aterrado.

Como mostrado, uma folga de ruptura é instalada entre o ponto neutro do transformador e o terra. Quando o seccionador de aterramento está fechado, o transformador é aterrado diretamente e a proteção de sobrecorrente de seqüência zero é colocada. Quando o seccionador de aterramento é desconectado, o transformador é aterrado através do intervalo e colocado na proteção do intervalo.

A proteção de gap é realizada usando a corrente de gap 3I0 que flui através do ponto neutro do transformador e a tensão do triângulo de abertura 3U0 do barramento PT como critério.

Se o ponto neutro para o local da falta for elevado, a ruptura do gap, resultando em um grande gap atual 3I0, neste momento, a ação de proteção do gap, após um atraso para remover o transformador. Além disso, quando o sistema tem uma falha de aterramento, a ação de proteção de sequência zero do transformador de operação de aterramento do ponto neutro, primeiro corte o transformador de aterramento do ponto neutro. Após o sistema perder o ponto de aterramento, se a falta ainda existir, a tensão de triângulo aberto do barramento PT 3U0 será grande, e a proteção de gap também operará neste momento.

Fonte: Power púlpito

 


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