Cum să protejați transformatoarele. Modul corect de a proteja transformatoarele poate prelungi durata lor de viață.

Un transformator este un echipament static care funcționează continuu, având o fiabilitate sporită și o probabilitate mai mică de defecțiune. Însă, deoarece marea majoritate a transformatoarelor sunt instalate în aer liber și sunt afectate de sarcină în timpul funcționării și de influența scurtcircuitului sistemului energetic, diverse defecțiuni și condiții anormale sunt inevitabile în procesul de funcționare.

1. Defecțiuni și anomalii comune ale transformatoarelor

Defectele transformatoarelor pot fi împărțite în defecte interne și defecte externe.

Defectele interne se referă la defecțiuni care apar în interiorul carcasei, cum ar fi defectele de scurtcircuit interfazate ale înfășurărilor, defectele de scurtcircuit interspire ale înfășurărilor monofazate, defectele de scurtcircuit între înfășurări și miezul de fier și defectele de deconectare a înfășurărilor etc.

Defectele externe se referă la diverse defecte de scurtcircuit de fază între liniile externe de conectare ale transformatoarelor și la defecte de împământare monofazate care apar atunci când izolația liniei de conectare trece prin carcasă.

Defectarea transformatorului face mari pagube. Mai ales când apare o defecțiune internă, arcul de temperatură ridicată generat de curentul de scurtcircuit nu numai că va arde izolația și miezul de fier al înfășurării transformatorului, dar va provoca și descompunerea uleiului de transformator și producerea unei cantități mari de gaz, rezultând deformarea carcasei transformatorului și chiar explozia acestuia. Prin urmare, atunci când transformatorul se defectează, acesta trebuie îndepărtat.

Anomaliile transformatorului sunt în principal supraîncărcarea, reducerea nivelului de ulei, scurtcircuitul extern cauzat de supracurent, temperatura prea mare a uleiului transformatorului în funcțiune, temperatura prea mare a înfășurărilor, presiunea prea mare a transformatorului și defecțiunea sistemului de răcire. Când transformatorul prezintă anomalii, trebuie să se dea un semnal de alarmă.

Doi, configurația de protecție a transformatorului

Principala protecție împotriva scurtcircuitului: protecție diferențială longitudinală, protecție împotriva gazelor grele etc.

Protecție de rezervă la scurtcircuit: în principal protecție la supracurent cu blocare de tensiune compusă, protecție la supracurent cu secvență zero (direcție), protecție la impedanță joasă etc.

Protecție la funcționare anormală: în principal protecție la suprasarcină, protecție la supraexcitație, protecție la gaze ușoare, protecție la golul neutru, protecție la temperatura nivelului uleiului și protecție la defecțiunea sistemului de răcire.

Trei, protecție non-electrică

Protecția transformatorului compusă din ulei, gaz, temperatură și alte componente non-electrice se numește protecție non-electrică. Există în principal protecție la gaz, protecție la presiune, protecție la temperatură, protecție la nivelul uleiului și protecție la oprirea răcitorului. Protecția non-electrică acționează în funcție de cerințele amplasamentului pentru a declanșa sau a trimite semnale.

1. Protecție împotriva gazelor

Când transformatorul se defectează intern, din cauza curentului de scurtcircuit și a arcului punctual de scurtcircuit, interiorul transformatorului va produce o cantitate mare de gaz, iar în același timp, cu viteza de curgere a uleiului de transformator, utilizarea gazului și a fluxului de ulei pentru a obține protecția se numește protecție prin gaz.

(1) Protecție împotriva gazelor ușoare: atunci când apare o defecțiune sau o anomalie minoră în interiorul transformatorului, supraîncălzirea locală a punctului de defect provoacă expansiunea parțială a uleiului, iar gazul din ulei formează bule și intră în releul de gaz. Acțiunea de protecție împotriva gazelor ușoare trimite un semnal de gaz ușor.

(2) Protecție împotriva gazelor grele: când apare o defecțiune gravă în cuva transformatorului, curentul de defect este mare, iar arcul provoacă descompunerea uleiului de transformator în cantități mari, rezultând un flux mare de gaz și ulei. Deflectorul de impact face ca gazele grele să urmeze acțiunea de protecție, trimite semnalul de gaze grele și declanșarea de ieșire, iar transformatorul este întrerupt.

(3) Protecția împotriva gazelor grele este principala protecție împotriva defecțiunilor interne ale rezervorului de combustibil, care pot reflecta diverse defecțiuni interne ale transformatorului. Când transformatorul prezintă un scurtcircuit de câteva spire, deși curentul de defect este foarte mare, în cazul protecției diferențiale, curentul diferențial produs poate fi scăzut, iar protecția diferențială poate refuza să funcționeze. Prin urmare, în cazul defecțiunilor interne ale transformatorului, este necesar să se utilizeze protecția împotriva gazelor grele pentru a elimina defecțiunile.

Imaginea

2, protecție la presiune

Protecția la presiune este, de asemenea, principala protecție împotriva defecțiunilor interne ale rezervorului transformatorului. Cu protecție la eliberarea presiunii și la mutația presiunii, este utilizată pentru a reflecta presiunea uleiului de transformator.

3, protecție la temperatură și nivel de ulei

Când temperatura transformatorului crește până la valoarea de avertizare, protecția la temperatură trimite un semnal de alarmă și pornește răcitorul de rezervă.

Când transformatorul prezintă scurgeri de ulei sau scade nivelul uleiului din alte motive, nivelul uleiului este protejat și se emite un semnal de alarmă.

4, protecția la oprirea completă a răcitorului

Când toate răcitoarele transformatoarelor se opresc în funcțiune, temperatura transformatorului va crește. Dacă nu se intervine la timp, izolația înfășurării transformatorului se poate deteriora. Prin urmare, când toate răcitoarele se opresc în funcțiunea transformatorului, sistemul de protecție emite un semnal de alarmă și deconectează transformatorul după o întârziere lungă.

Patru, protecție diferențială

Protecția diferențială a transformatorului este principala protecție a volumului electric al transformatorului, iar domeniul său de protecție este partea înconjurată de transformatorul de curent de fiecare parte. În acest interval, între înfășurări, apare scurtcircuitul, scurtcircuitul între spire și alte defecte, prin care acționează protecția diferențială.

1, curentul de aprindere al transformatorului

Curentul de câmp produs atunci când transformatorul este deconectat se numește curent de aprindere la supratensiune. Mărimea curentului de aprindere la supratensiune este legată de structura transformatorului, unghiul de închidere, capacitatea, remanența înainte de închidere și alți factori. Măsurătorile arată că curentul de aprindere este de obicei de 2~6 ori mai mare decât curentul nominal, iar maximul este de peste 8 ori mai mare decât curentul nominal. Deoarece curentul de aprindere intră în transformator doar pe partea de încărcare, acesta va produce un curent diferențial mare în bucla diferențială, rezultând o funcționare defectuoasă a protecției diferențiale.

Curentul de pornire are următoarele caracteristici: a. Valoarea curentului de pornire este foarte mare și conține o componentă aperiodică evidentă; B. Forma de undă este punctiformă și discontinuă; C, conține o componentă armonică de ordin superior evidentă, în special componenta armonică a doua; D. Curentul de pornire de excitație este atenuat.

Conform caracteristicilor de mai sus ale curentului de pornire, pentru a preveni ca acest curent să provoace funcționarea defectuoasă a protecției diferențiale a transformatorului, proiectul utilizează trei principii: conținut ridicat de armonică secundară, asimetrie a formei de undă, unghi de discontinuitate a formei de undă pentru a realiza blocarea protecției diferențiale.

2. Principiul frânării armonice de-a doua

Esența frânării cu a doua armonică este de a utiliza componenta a doua armonică a curentului diferențial pentru a evalua dacă curentul diferențial este curent de defect sau curent de pornire. Când procentul componentei a doua armonice față de componenta fundamentală este mai mare decât o anumită valoare (de obicei 20%), curentul diferențial este considerat a fi cauzat de curentul de pornire, iar protecția diferențială este închisă.

Prin urmare, cu cât raportul de frânare al celei de-a doua armonice este mai mare, cu atât curentul armonic al celei de-a doua conținut în unda fundamentală admisă este mai mare și cu atât efectul de frânare este mai slab.

3, protecție diferențială la rupere rapidă

Când apare un defect grav în interiorul transformatorului și curentul de defect este suficient de mare pentru a duce la saturația transformatorului de transformator, curentul secundar al transformatorului de transformator conține, de asemenea, un număr mare de componente armonice. Conform descrierii de mai sus, este probabil ca protecția diferențială să fie blocată sau întârziată din cauza frânării cu a doua armonică. Acest lucru va deteriora grav transformatorul. Pentru a rezolva această problemă, se instalează de obicei o protecție diferențială cu decuplare rapidă.

Elementul diferențial cu decuplare rapidă este de fapt un element diferențial cu constantă ridicată al protecției diferențiale longitudinale. Spre deosebire de elementul diferențial general, acesta reflectă valoarea efectivă a debitului diferențial. Indiferent de forma de undă a debitului diferențial, de mărimea componentei armonice, atâta timp cât valoarea efectivă a debitului diferențial depășește valoarea de setare a vitezei diferențiale de decuplare (de obicei mai mare decât valoarea de setare a protecției diferențiale), transformatorul va fi deconectat imediat, fără blocarea curentului de excitație și a altor criterii.

Cinci, protecție de rezervă a transformatorului

Protecția principală a transformatorului este prezentată pe scurt, iar protecția de rezervă a transformatorului este prezentată în continuare. Există multe tipuri de configurații de protecție de rezervă pentru transformatoare. Aici, vom prezenta pe scurt cele două tipuri de protecție de rezervă a transformatorului, și anume protecția la supracurent cu blocare dublă a tensiunii și protecția la împământare.

1, protecție la supracurent cu blocare prin dublă presiune

Protecția la supracurent cu blocare a tensiunii compuse este o protecție de rezervă în cazul scurtcircuitelor dintre transformatoarele mari și medii. Potrivită pentru transformatoare elevatoare de tensiune, transformatoare de conectare la sistem și transformatoare descendente a căror protecție la supracurent nu poate îndeplini cerințele de sensibilitate. Tensiunea compusă, alcătuită din tensiune de secvență negativă și tensiune joasă, poate reflecta diverse defecte din intervalul de protecție, poate reduce valoarea de setare a protecției la supracurent și poate îmbunătăți sensibilitatea.

Protecția la supracurent de tensiune compusă este alcătuită dintr-un element de tensiune compusă, un element de supracurent și un element de timp. Curentul de acces al protecției este curentul CT TRIFAZAT secundar de pe partea locală a transformatorului, iar tensiunea de acces este tensiunea PT trifazată secundară de pe partea locală sau de pe alte părți ale transformatorului. Pentru protecția microcomputerului, tensiunea acestei părți poate fi furnizată altor părți prin software, astfel încât să se asigure că orice parte a PT poate utiliza în continuare protecția complexă la supracurent de tensiune. Logica de acțiune este prezentată mai jos.

2, protecție la împământare a transformatorului

Protecția de rezervă la scurtcircuitul de împământare al transformatoarelor de dimensiuni mari și medii este de obicei: protecție la supracurent de secvență zero, protecție la supratensiune de secvență zero, protecție la goluri de rețea și așa mai departe. În continuare, este prezentată o scurtă introducere a trei moduri diferite de împământare, bazate pe punctul neutru.

(1) Punctul neutru este legat direct la pământ

Pentru transformatoarele a căror tensiune este de 110 kV și peste punctul neutru este legat direct la pământ, protecția la curent de secvență zero trebuie instalată pe partea sistemului de împământare de curent înalt pentru a reflecta defectul de împământare. Pentru transformatoarele care sunt legate direct la pământ atât pe partea înaltă, cât și pe partea intermediară, protecția la curent de secvență zero trebuie să fie instalată în direcția fiecărei magistrale de curent.

Principiul protecției la curent de secvență zero este similar cu cel al protecției la curent de secvență zero a liniei, consultați punctul 30. Curentul de secvență zero poate fi derivat din curentul CT secundar al punctului neutru sau din curentul CT trifazat secundar al părții locale. Tensiunea de secvență zero conectată la elementul direcțional poate fi obținută din tensiunea triunghiului de deschidere a PT a părții locale sau din tensiunea trifazată secundară a părții locale. În dispozitivul de protecție al microcomputerului, se adoptă în principal o metodă de auto-produs.

Pentru transformatoarele mari cu trei înfășurări, protecția la curent de secvență zero poate fi în trei trepte. Există o direcție în secțiunile I și II și nicio direcție în secțiunea III. Fiecare secțiune are, în general, o întârziere în două trepte, cu o întârziere mai scurtă pentru a reduce intervalul de defect (bară de acces sau comutator local), cu o întârziere mai mare pentru a deconecta transformatorul (comutator de acces pe trei laturi). Configurația specifică a protecției depinde de situația reală.

După cum se arată în figură, după acționarea protecției la curent direcțional de secvență zero din secțiunea I sau II, magistrala t1 sau T3 sau comutatorul local cu o întârziere scurtă trebuie să fie conectat mai întâi pentru a reduce domeniul de influență al defectului. Dacă valoarea defectului persistă, transformatorul trebuie deconectat cu comutatorul cu trei căi t2 sau T4 cu o întârziere lungă. În secțiunea III, fără direcție, transformatorul este deconectat direct prin întârziere.

(2) punctul neutru nu este legat la pământ

Curentul de secvență zero trece prin punctul neutru al transformatorului pentru a forma bucla de secvență zero. Totuși, dacă toate punctele neutre ale transformatorului sunt legate la masă, curentul de scurtcircuit la punctul de împământare va fi distribuit fiecărui transformator, ceea ce va duce la reducerea sensibilității protecției la supracurent de secvență zero. Prin urmare, pentru a limita curentul de secvență zero într-un anumit interval, numărul de transformatoare legate la masă la punctul neutru este reglat.

Pentru transformatoarele neîmpământate, protecția la tensiune de secvență zero trebuie configurată pentru a preveni deteriorarea transformatorului prin supratensiune cauzată de arcul electric în punctul de defect atunci când apare un defect de împământare.

Transformator complet izolat datorită nivelului ridicat de izolație a punctului neutru. Atunci când apare un defect de împământare în sistem, mai întâi se aplică protecția la curent de secvență zero pentru a îndepărta transformatorul de împământare a punctului neutru. Dacă defectul persistă, apoi se aplică protecția la tensiune de secvență zero pentru a îndepărta transformatorul neîmpământat a punctului neutru.

(3) Punctul neutru este legat la pământ prin spațiul de descărcare

Toate transformatoarele de înaltă tensiune sunt semiizolate, iar izolația bobinei neutre față de masă este mai slabă decât în ​​cazul altor componente. Izolația neutră este predispusă la defecțiuni. Prin urmare, trebuie să configurați o protecție de distanță.

Rolul protecției la goluri este de a proteja punctul neutru al siguranței izolației transformatorului nelegat la pământ.

După cum se arată, o priză de împământare este instalată între punctul neutru al transformatorului și masă. Când întrerupătorul de împământare este închis, transformatorul este legat direct la masă și este instalată o protecție la supracurent de secvență zero. Când întrerupătorul de împământare este deconectat, transformatorul este legat la masă prin întrerupător și este conectat la protecția întrerupătorului.

Protecția la gol se realizează utilizând ca criteriu curentul de gol 3I0 care curge prin punctul neutru al transformatorului și tensiunea triunghiulară de deschidere 3U0 a PT-ului de bară.

Dacă punctul neutru al locației defectului este ridicat, se produce o defecțiune la întreruperea întreruperii, rezultând un curent de întrerupere mare 3I0. În acest moment, protecția la întrerupere acționează, după o întârziere pentru a deconecta transformatorul. În plus, atunci când sistemul prezintă un defect de împământare, protecția de secvență zero a transformatorului la împământarea punctului neutru acționează, mai întâi întrerupând transformatorul de împământare a punctului neutru. Dacă, după ce sistemul pierde punctul de împământare, defectul persistă, tensiunea triunghiulară deschisă a magistralei PT 3U0 va fi mare, iar protecția la întrerupere va funcționa și ea în acest moment.

Sursă: Amvonul electric