Analiza e Mbrojtjes së Transformatorit në Mbrojtjen Rele

1. Gabimet dhe anomalitë e zakonshme të transformatorëve

Defektet e transformatorit mund të ndahen në defekte të brendshme dhe defekte të jashtme.

Defektet e brendshme i referohen defekteve që ndodhin brenda kutisë, duke përfshirë defektet e qarkut të shkurtër fazë-fazë të dredha-dredhave, defektet e qarkut të shkurtër ndër-kthesa të dredha-dredhave njëfazore, defektet e qarkut të shkurtër midis dredha-dredhave dhe bërthamave të hekurit, dhe defektet e shkëputjes së dredha-dredhave.

Defektet e jashtme i referohen defekteve të ndryshme të qarkut të shkurtër fazë-fazë midis telave të përçuesve të jashtëm të transformatorit, dhe defekteve të tokëzimit njëfazor që ndodhin kur boshti izolues i telave të përçuesve kalon nëpër mbështjellësin e kutisë.

Dështimi i transformatorit është shumë i rrezikshëm. Sidomos kur ndodh një defekt i brendshëm, harku me temperaturë të lartë i gjeneruar nga rryma e qarkut të shkurtër jo vetëm që do të djegë izolimin dhe bërthamën e hekurt të mbështjelljes së transformatorit, por gjithashtu do të shkaktojë dekompozimin e vajit të transformatorit dhe prodhimin e një sasie të madhe gazi, duke shkaktuar deformim ose edhe shpërthim të mbështjelljes së transformatorit. Prandaj, duhet të ndërpritet kur transformatori dështon.

Kushtet jonormale të transformatorit përfshijnë kryesisht mbingarkesë, nivel më të ulët të vajit, mbingarkesë të shkaktuar nga qarku i shkurtër i jashtëm, temperaturë të lartë të vajit të transformatorit në punë, temperaturë të lartë të mbështjelljes, presion të lartë të transformatorit dhe defekt të sistemit të ftohjes. Kur transformatori është në një gjendje jonormale operimi, duhet të jepet një sinjal alarmi.

2. Konfigurimi i mbrojtjes së transformatorit

Mbrojtja kryesore për defektet e qarkut të shkurtër: kryesisht mbrojtje diferenciale gjatësore, mbrojtje nga gazrat e rëndë, etj.

Mbrojtje rezervë për defekte nga qarku i shkurtër: kryesisht mbrojtje nga mbirryma e përbërë nga bllokimi i tensionit, mbrojtje nga mbirryma me sekuencë zero (drejtim), mbrojtje nga impedanca e ulët, etj.

Mbrojtja nga funksionimi jonormal: përfshin kryesisht mbrojtjen nga mbingarkesa, mbrojtjen nga mbingarkesa, mbrojtjen nga gazi i lehtë, mbrojtjen nga boshllëku i pikës neutrale, mbrojtjen nga niveli i vajit në temperaturë dhe nga dështimi i sistemit të ftohjes, etj.

3. Mbrojtje jo-energjitike

Mbrojtja e transformatorit duke përdorur sasi jo-elektrike si nafta, gazi dhe temperatura e transformatorit quhet mbrojtje jo-elektrike. Kryesisht përfshin mbrojtjen nga gazi, mbrojtjen nga presioni, mbrojtjen nga temperatura, mbrojtjen nga niveli i vajit dhe mbrojtjen nga ndalimi i plotë i ftohësit. Mbrojtja jo-elektrike vepron në rast të ndërprerjes ose dërgimit të një letre sipas nevojave të vendit.

(1) Mbrojtja nga gazi

Kur ndodh një defekt brenda transformatorit, për shkak të veprimit të rrymës së qarkut të shkurtër dhe harkut në pikën e qarkut të shkurtër, një sasi e madhe gazi do të gjenerohet brenda transformatorit dhe shpejtësia e rrjedhjes së vajit të transformatorit do të përshpejtohet. Mbrojtja e realizuar duke përdorur rrjedhjen e gazit dhe vajit quhet mbrojtje nga gazi.

Mbrojtja nga gazi i lehtë: Kur ndodh një defekt ose anomali e lehtë brenda transformatorit, pika e defektit mbinxehet pjesërisht, duke shkaktuar zgjerimin e një pjese të vajit, gazi në vaj formon flluska dhe hyn në relenë e gazit, dhe mbrojtja nga gazi i lehtë vepron për të dërguar një sinjal gazi të lehtë.

Mbrojtja nga gazi i rëndë: Kur ndodh një defekt serioz në rezervuarin e vajit të transformatorit, rryma e defektit është e madhe dhe harku shkakton dekompozimin e një sasie të madhe të vajit të transformatorit, duke gjeneruar një sasi të madhe rrjedhjeje gazi dhe vaji. Defenderi i impaktit bën që mbrojtja e relesë së gazit të rëndë të veprojë, dërgon një sinjal gazi të rëndë dhe e fik prizën. Hiqeni transformatorin.

Mbrojtja nga gazi i rëndë është mbrojtja kryesore për defektet e brendshme të rezervuarit të vajit dhe mund të pasqyrojë defekte të ndryshme brenda transformatorit. Kur në transformator ndodh një numër i vogël qarqesh të shkurtra midis kthesave, megjithëse rryma e defektit është e madhe, rryma diferenciale e gjeneruar në mbrojtjen diferenciale mund të mos jetë e madhe dhe mbrojtja diferenciale mund të refuzojë të funksionojë. Prandaj, për defektin e brendshëm të transformatorit, është e nevojshme të mbështeteni në mbrojtjen nga gazi i rëndë për të eliminuar defektin.

(2) Mbrojtja nga presioni

Mbrojtja nga presioni është gjithashtu mbrojtja kryesore kundër defekteve të brendshme në rezervuarin e transformatorit. Përmban lehtësim presioni dhe mbrojtje nga ndryshimi i menjëhershëm i presionit, që përdoret për t'iu përgjigjur presionit të vajit të transformatorit.

(3) Mbrojtja e temperaturës dhe nivelit të vajit

Kur temperatura e transformatorit rritet në vlerën paralajmëruese, mbrojtja nga temperatura do të dërgojë një sinjal alarmi dhe do të ndezë ftohësin rezervë.

Kur vaji i transformatorit rrjedh ose niveli i vajit bie për arsye të tjera, mbrojtja e nivelit të vajit do të veprojë dhe do të dërgojë një sinjal alarmi.

(4) Mbrojtje e plotë e ftohësit

Kur ftohësi i transformatorit në funksion ndalet plotësisht, temperatura e transformatorit do të rritet. Nëse nuk trajtohet në kohë, mund të shkaktojë dëmtim të izolimit të mbështjelljes së transformatorit. Prandaj, kur ftohësi ndalet plotësisht gjatë funksionimit të transformatorit, mbrojtja do të dërgojë një sinjal alarmi dhe do ta shkëpusë transformatorin pas një vonese të gjatë.

4. Mbrojtje diferenciale

Mbrojtja diferenciale e transformatorit është mbrojtja kryesore e sasisë elektrike të transformatorit, dhe diapazoni i saj i mbrojtjes është pjesa e rrethuar nga transformatorët e rrymës në secilën anë. Kur ndodhin defekte të tilla si qarku i shkurtër fazë-fazë dhe qarku i shkurtër ndër-kthesa i mbështjelljes brenda këtij diapazoni, mbrojtja diferenciale duhet të veprojë.

Lidhur me parimin e mbrojtjes diferenciale të transformatorit, e kemi diskutuar në detaje më parë, miqtë që kanë nevojë për të mund të shqyrtojnë përmbajtjen përkatëse në të dhënat historike 6, 7 dhe 8. Nuk do të hyj në detaje rreth kësaj, dhe këtu thjesht do të shtoj disa koncepte rreth rrymës hyrëse të ngacmimit.

(1) Rryma hyrëse e ngacmimit të transformatorit

Rryma e ngacmimit e gjeneruar kur transformatori lëshohet me ajër quhet rrymë hyrëse e ngacmimit. Madhësia e rrymës hyrëse lidhet me strukturën e transformatorit, këndin e mbylljes, kapacitetin, magnetizmin e mbetur para mbylljes dhe faktorë të tjerë. Matja tregon se kur transformatori lëshohet me ajër, rryma hyrëse e ngacmimit për shkak të ngopjes së bërthamës së hekurit është shumë e madhe, zakonisht 2 deri në 6 herë rryma e vlerësuar, dhe maksimumi mund të jetë më shumë se 8 herë. Meqenëse rryma hyrëse e ngacmimit rrjedh në transformator vetëm në anën e karikimit, një rrymë e madhe diferenciale do të gjenerohet në qarkun diferencial, duke rezultuar në një mosfunksionim të mbrojtjes diferenciale.

Rryma hyrëse e ngacmimit ka karakteristikat e mëposhtme: a. Vlera e rrymës hyrëse është shumë e madhe dhe përmban komponentë të dukshëm jo-periodikë; b. Forma e valës është e theksuar dhe me ndërprerje; c. Përmban komponentë harmonikë të dukshëm të rendit të lartë, veçanërisht komponentin e dytë harmonik. Natyrisht; d, rryma hyrëse e ngacmimit është e dobësuar.

Sipas karakteristikave të mësipërme të rrymës hyrëse, për të parandaluar keqfunksionimin e mbrojtjes diferenciale të transformatorit të shkaktuar nga rryma hyrëse, në projekt përdoren tre parime: përmbajtje e lartë harmonike e dytë, formë vale asimetrike dhe kënd i madh i ndërprerjes së formës valore për të realizuar bllokimin e mbrojtjes diferenciale.

(2) Parimi i frenimit harmonik të dytë

Thelbi i frenimit harmonik të dytë është përdorimi i komponentit harmonik të dytë në rrymën diferenciale për të gjykuar nëse rryma diferenciale është një rrymë defekti apo një rrymë nxitjeje ngacmuese. Kur përqindja e komponentit harmonik të dytë dhe komponentit themelor të valës është më e madhe se një vlerë e caktuar (zakonisht 20%), gjykohet se rryma diferenciale është shkaktuar nga rryma nxitjeje e ngacmimit, dhe mbrojtja diferenciale është e bllokuar.

Prandaj, sa më i madh të jetë raporti i frenimit të harmonikut të dytë, aq më shumë lejohet rryma e harmonikut të dytë që përmbahet në valën themelore, dhe efekti i frenimit do të jetë më i keq.

(3) Mbrojtje nga frenimi i shpejtë diferencial

Kur ndodh një defekt serioz brenda transformatorit dhe CT është i ngopur për shkak të një rryme të madhe defekti, rryma sekondare e CT përmban gjithashtu një numër të madh komponentësh harmonikë. Sipas përshkrimit të mësipërm, kjo ka të ngjarë të shkaktojë mbrojtje diferenciale për shkak të frenimit të harmonikut të dytë. Veprim bllokimi ose vonese. Kjo do ta dëmtojë rëndë transformatorin. Për të zgjidhur këtë problem, zakonisht vendoset mbrojtja diferenciale nga ndërprerja e shpejtë.

Elementi diferencial i ndërprerjes së shpejtë është në fakt një element diferencial me vlerë të lartë për mbrojtje diferenciale gjatësore. Ndryshe nga elementët diferencialë të përgjithshëm, ai pasqyron vlerën efektive të rrymës diferenciale. Pavarësisht nga forma e valës së rrymës diferenciale dhe madhësia e komponentit harmonik, për sa kohë që vlera efektive e rrymës diferenciale tejkalon vlerën e cilësimit të ndërprerjes së shpejtë diferenciale (zakonisht më e lartë se vlera e cilësimit të mbrojtjes diferenciale), ai do të veprojë menjëherë për të ndërprerë transformatorin pa ngacmim. Bllokimi i kritereve të tilla si rryma e hyrjes.

Më poshtë prezantohet mbrojtja rezervë e transformatorit

Ekzistojnë shumë lloje konfigurimesh të mbrojtjes rezervë për transformatorët. Ky numër prezanton kryesisht dy lloje mbrojtjesh rezervë: mbrojtjen komplekse nga bllokimi i tensionit nga mbirryma dhe mbrojtjen e tokëzimit për transformatorët.

1. Mbrojtje nga mbirryma për bllokim kompleks të presionit

Mbrojtja komplekse nga mbirryma e bllokimit të tensionit është mbrojtja rezervë për defektet e qarkut të shkurtër fazë-me-fazë të transformatorëve të mëdhenj dhe të mesëm. Është e përshtatshme për transformatorët ngritës, transformatorët e kontaktit të sistemit dhe transformatorët zbritës, mbrojtja e të cilëve nga mbirryma nuk mund të përmbushë kërkesat e ndjeshmërisë. Tensioni i përbërë i përbërë nga tensioni i sekuencës negative dhe tensioni i ulët mund të pasqyrojë defekte të ndryshme brenda diapazonit të mbrojtjes, gjë që zvogëlon vlerën e cilësimit të mbrojtjes nga mbirryma dhe përmirëson ndjeshmërinë.

Mbrojtja e kombinuar nga mbirryma e tensionit përbëhet nga elementi i kombinuar i tensionit, elementi i mbirrymës dhe elementi i kohës. Rryma hyrëse e mbrojtjes është rryma sekondare trefazore e CT në anën e vetë transformatorit, dhe tensioni hyrës është tensioni sekondar trefazor i PT në anën e vetë transformatorit ose në anët e tjera. Për mbrojtjen e mikrokompjuterit, tensioni i kësaj ane mund t'u ofrohet anët e tjera përmes softuerit, në mënyrë që të sigurohet që mbrojtja nga mbirryma e çdo ane të mund të përdoret ende kur PT në çdo anë të riparohet. Logjika e veprimit tregohet në figurën më poshtë.

2. Mbrojtja e tokëzimit të transformatorit

Mbrojtja rezervë për defektet e lidhjes së shkurtër të tokëzimit të transformatorëve të mëdhenj dhe të mesëm zakonisht përfshin: mbrojtje nga mbirryma me sekuencë zero, mbrojtje nga mbitension me sekuencë zero, mbrojtje nga boshllëqet, etj. Më poshtë është një hyrje e shkurtër bazuar në tre metoda të ndryshme të tokëzimit të pikës neutrale.

(1) Pika neutrale është e tokëzuar direkt

Për transformatorët me tension prej 110kV e lart, pika neutrale e të cilëve është e tokëzuar direkt, mbrojtja e rrymës me sekuencë zero që i përgjigjet defekteve të tokëzimit duhet të instalohet në anën e sistemit të tokëzimit me rrymë të madhe. Për transformatorët që janë të tokëzuar direkt në të dyja anët, atë të lartë dhe të mesme, mbrojtja e rrymës me sekuencë zero duhet të ketë një drejtim, dhe drejtimi duhet të tregojë drejt shufrave në secilën anë.

Parimi i mbrojtjes nga rryma me sekuencë zero është i ngjashëm me atë të mbrojtjes nga rryma me sekuencë zero në linjë, ju lutemi referojuni Çështjes 30. Rryma me sekuencë zero mund të merret nga rryma sekondare e CT-së së pikës neutrale, ose mund të vetëgjenerohet nga rryma sekondare trefazore e CT-së në anën lokale. Tensioni me sekuencë zero i lidhur me elementin drejtues mund të merret nga tensioni i trekëndëshit të hapur të PT-së në anën lokale, ose mund të vetëgjenerohet nga tensioni sekondar trefazor në anën lokale. Në pajisjen mbrojtëse të mikrokompjuterit, përdoret kryesisht metoda e vetëprodhimit.

Për transformatorët e mëdhenj me tre dredha-dredha, mund të përdoret mbrojtja trefazore e rrymës me sekuencë zero. Midis tyre, Seksioni I dhe Seksioni II kanë drejtime, dhe Seksioni III nuk ka drejtime. Në përgjithësi ka dy nivele vonese në secilin seksion, dhe diapazoni i defektit ngushtohet me një vonesë të shkurtër (duke e çaktivizuar bashkuesin e autobusit ose çelësin në anën kryesore të shufrës), dhe transformatori ndërpritet me një vonesë të gjatë (duke e çaktivizuar çelësin treanësh). Konfigurimi specifik i mbrojtjes përcaktohet sipas situatës aktuale.

Siç tregohet në figurë, pasi të funksionojë seksioni I ose II i mbrojtjes së rrymës së drejtuar me sekuencë zero, së pari aktivizoni bashkuesin e autobusit ose çelësin në këtë anë pas një vonese të shkurtër t1 ose t3 për të zvogëluar fushëveprimin e defektit. Nëse defekti është ende aty, pas një kohe më të gjatë, aktivizoni butonin tre-anësor me vonesë t2 ose t4 për të ndërprerë transformatorin. Seksioni III nuk ka drejtim dhe transformatori ndërpritet menjëherë pas një vonese.

(2) Pika neutrale nuk është e bazuar

Rryma me sekuencë zero kalon nëpër pikën neutrale të transformatorit për të formuar një qark me sekuencë zero. Megjithatë, nëse pikat neutrale të të gjithë transformatorëve janë të tokëzuara, rryma e qarkut të shkurtër në pikën e tokëzimit do të devijohet në secilin transformator, gjë që do të zvogëlojë ndjeshmërinë e mbrojtjes nga mbirryma me sekuencë zero. Prandaj, për të kufizuar rrymën me sekuencë zero brenda një diapazoni të caktuar, ekzistojnë rregullore për numrin e transformatorëve që funksionojnë me pikën neutrale të tokëzuar.

Për transformatorët që funksionojnë pa tokëzim, mbrojtja e tensionit me sekuencë zero duhet të konfigurohet për të parandaluar dëmtimin e mbitensionit të transformatorit të shkaktuar nga harqet e boshllëqeve në pikat e defekteve gjatë defekteve të tokëzimit.

Për shkak të nivelit të lartë të izolimit të pikës neutrale të transformatorit të izoluar plotësisht, kur ndodh një defekt në tokëzim në sistem, mbrojtja e rrymës me sekuencë zero do ta shkëpusë së pari transformatorin me pikën neutrale të tokëzuar, dhe nëse defekti ende ekziston, do të ketë mbrojtje të tensionit me sekuencë zero për të prerë pikën neutrale pa e tokëzuar transformatorin.

(3) Pika neutrale është e tokëzuar përmes boshllëkut të shkarkimit

Transformatorët e tensionit ultra të lartë janë të gjithë transformatorë gjysmë të izoluar, dhe izolimi i bobinës së pikës neutrale në lidhje me tokën është më i dobët se ai i pjesëve të tjera. Izolimi i pikës neutrale është i prirur ndaj prishjes. Prandaj, duhet të konfigurohet mbrojtja e boshllëqeve.

Funksioni i mbrojtjes së boshllëkut është të mbrojë sigurinë e izolimit të pikës neutrale të transformatorit të pabazuar të pikës neutrale.

Instaloni një hapësirë ​​ndarëse midis pikës neutrale të transformatorit dhe tokëzimit siç tregohet në figurë. Kur çelësi izolues i tokëzimit është i mbyllur, transformatori tokëzohet direkt dhe vihet në përdorim mbrojtja nga mbirryma me sekuencë zero. Kur çelësi i izolimit të tokëzimit është i shkëputur, transformatori tokëzohet përmes hapësirës dhe vihet në mbrojtje nga hapësira.

Mbrojtja nga boshllëqet realizohet duke përdorur si kriter rrymën e boshllëkut 3I0 që rrjedh nëpër pikën neutrale të transformatorit dhe tensionin 3U0 të trekëndëshit të hapjes së bus-it PT.

Nëse pika neutrale ngrihet për shkak të një defekti, boshllëku prishet dhe gjenerohet një rrymë e madhe boshllëku 3I0. Në këtë kohë, mbrojtja e boshllëkut vepron dhe transformatori ndërpritet pas një vonese. Përveç kësaj, kur ndodh një defekt tokëzimi në sistem, mbrojtja me sekuencë zero e transformatorit të tokëzimit të pikës neutrale vepron dhe transformatori i tokëzimit të pikës neutrale ndërpritet i pari. Pasi sistemi humbet pikën e tokëzimit, nëse defekti ende ekziston, tensioni i trekëndëshit të hapur 3U0 i bus PT do të jetë shumë i madh dhe mbrojtja e boshllëkut do të funksionojë gjithashtu në këtë kohë.