Како заштитити трансформаторе. Прави начин заштите трансформатора може продужити његов век трајања.

Трансформатор је статична опрема која ради континуирано, поузданије ради и има мању вероватноћу квара. Али пошто је велика већина трансформатора инсталирана на отвореном и под утицајем је оптерећења током рада и утицаја кратког споја електроенергетског система, разни кварови и абнормални услови су неизбежни током рада.

1. Уобичајени кварови и аномалије трансформатора

Кварови трансформатора могу се поделити на унутрашње кварове и спољашње кварове.

Унутрашњи кварови се односе на кварове који се јављају унутар кућишта, као што су међуфазни кратки спојеви намотаја, међунамотајни кратки спојеви једнофазних намотаја, кратки спојеви између намотаја и гвозденог језгра и кварови услед искључивања намотаја итд.

Спољашњи кварови се односе на различите фазне кратке спојеве између спољних доводних линија трансформатора и једнофазне кварове уземљења који настају када изолациони проводник доводног линија прескочи кућиште.

Квар трансформатора наноси велику штету. Посебно када дође до унутрашњег квара, лук високе температуре, генерисан струјом кратког споја, не само да ће сагорети изолацију и гвоздено језгро намотаја трансформатора, већ ће такође проузроковати разградњу трансформаторског уља и стварање велике количине гаса, што доводи до деформације кућишта трансформатора, па чак и експлозије. Стога, када трансформатор откаже, мора се уклонити.

Аномалије трансформатора су углавном преоптерећење, смањење нивоа уља, спољашњи кратки спој изазван прекомерном струјом, превисока температура радног трансформаторског уља, превисока температура намотаја, превисок притисак трансформатора и квар система за хлађење. Када је трансформатор ненормалан, треба дати алармни сигнал.

Два, конфигурација заштите трансформатора

Главна заштита од кратког споја: уздужна диференцијална заштита, заштита од тешког гаса итд.

Заштита од кратког споја: углавном заштита од прекострујног закључавања сложеног напона, заштита од прекострујног заштите нулте секвенце (смера), заштита од ниске импедансе итд.

Заштита од абнормалног рада: углавном заштита од преоптерећења, заштита од прекомерног побуђивања, заштита од лаког гаса, заштита од неутралног зазора, заштита од температуре, нивоа уља и квара система хлађења.

Три, неелектрична заштита

Заштита трансформатора, састављена од уља, гаса, температуре и других неелектричних запремина, назива се неелектрична заштита. Углавном постоје заштита гаса, заштита притиска, заштита температуре, заштита нивоа уља и заштита од заустављања хладњака. Неелектрична заштита делује по потреби локације како би се искључила или послали сигнали.

1. Заштита од гаса

Када дође до унутрашњег квара трансформатора, због улоге струје кратког споја и тачке кратког споја, унутрашњост трансформатора ће произвести велику количину гаса, а истовремено ће се повећати брзина протока трансформаторског уља. Коришћење гаса и протока уља за постизање заштите назива се гасна заштита.

(1) Заштита од лаког гаса: када се унутар трансформатора догоди мали квар или абнормалност, локално прегревање тачке квара узрокује делимично ширење уља, а гас у уљу формира мехуриће и улази у гасни релеј. Акција заштите од лаког гаса шаље сигнал лаког гаса.

(2) Заштита од тешког гаса: када дође до озбиљног квара у резервоару трансформатора, струја квара је велика, а лук узрокује разградњу трансформаторског уља у великим количинама, што резултира великом количином протока гаса и уља. Ударна преграда чини да тешки гас следи заштитну акцију, шаље сигнал тешког гаса и излазни сигнал, а трансформатор се искључује.

(3) Заштита од јаког гаса је главна заштита од унутрашњег квара резервоара за гориво, што може одразити различите унутрашње кварове трансформатора. Када се у трансформатору догоди кратки спој између неколико навоја, иако је струја квара веома велика, диференцијална заштита, која настаје услед диференцијалне струје, можда неће бити велика, па диференцијална заштита може одбити да ради. Стога, за унутрашње кварове трансформатора, неопходно је ослонити се на заштиту од јаког гаса како би се кварови отклонили.

Слика

2, заштита од притиска

Заштита од притиска је такође главна заштита од унутрашњих кварова трансформаторског резервоара. Са заштитом од ослобађања притиска и промене притиска, користи се за одражавање притиска трансформаторског уља.

3, заштита температуре и нивоа уља

Када температура трансформатора порасте до вредности упозорења, температурна заштита шаље алармни сигнал и покреће хладњак у стању приправности.

Када трансформатор цури уље или из других разлога снизи ниво уља, ниво уља је заштићен и шаље се алармни сигнал.

4, заштита хладњака од потпуног заустављања

Када се сви хладњаци трансформатора у раду зауставе, температура трансформатора ће порасти. Ако се то не реши на време, изолација намотаја трансформатора може бити оштећена. Стога, када се сви хладњаци трансформатора зауставе у раду, заштита шаље алармни сигнал и искључује трансформатор након дужег временског кашњења.

Четири, диференцијална заштита

Диференцијална заштита трансформатора је главна заштита електричне енергије трансформатора, а њен опсег заштите обухвата део окружен струјним трансформатором са сваке стране. У овом опсегу се јављају кратки спој између намотаја, међунамотајни кратки спој и други кварови, па диференцијална заштита делује.

1, ударна струја трансформатора

Струја поља која се производи када трансформатор падне назива се струја поља. Величина струје побуде повезана је са структуром трансформатора, углом затварања, капацитетом, реманенцијом пре затварања и другим факторима. Мерење показује да је струја побуде обично 2~6 пута већа од номиналне струје, а максимална је више од 8 пута већа од номиналне струје. Пошто струја побуде тече у трансформатор само на страни пуњења, она ће произвести велику диференцијалну струју у диференцијалној петљи, што ће довести до неисправног деловања диференцијалне заштите.

Ударна струја има следеће карактеристике: а. Вредност ударне струје је веома велика и садржи очигледну апериодну компоненту; Б. Таласни облик је шиљат и дисконтинуиран; Ц, садржи очигледну вишехармоничну компоненту, посебно компоненту другог хармоника; Д. Побудна ударна струја је ослабљена.

Према горе наведеним карактеристикама ударне струје, како би се спречило да ударна струја изазове неисправно деловање диференцијалне заштите трансформатора, пројекат користи три принципа: висок садржај другог хармоника, асиметрију таласног облика, угао дисконтинуитета таласног облика за реализацију закључавања диференцијалне заштите.

2. Принцип кочења друге хармонике

Суштина кочења другим хармоником је коришћење компоненте другог хармоника диференцијалне струје да би се проценило да ли је диференцијална струја струја квара или струја ударања. Када је проценат компоненте другог хармоника у односу на основну компоненту већи од одређене вредности (обично 20%), процењује се да је диференцијална струја узрокована струјом ударања и диференцијална заштита се затвара.

Стога, што је већи однос кочења другог хармоника, то је већа струја другог хармоника садржана у дозвољеном основном таласу и ефекат кочења је лошији.

3, диференцијална заштита од брзог кочења

Када се унутар трансформатора догоди озбиљан квар и струја квара је довољно велика да доведе до засићења струје тока, секундарна струја струје тока такође садржи велики број хармоничних компоненти. Према горе наведеном опису, вероватно је да ће диференцијална заштита бити блокирана или одложена због кочења другом хармоником. Ово ће озбиљно оштетити трансформатор. Да би се решио овај проблем, обично се подешава диференцијална заштита са брзим прекидањем.

Диференцијални елемент за брзо искључивање је заправо високо константни диференцијални елемент уздужне диференцијалне заштите. За разлику од општег диференцијалног елемента, он одражава ефективну вредност диференцијалног протока. Без обзира на облик таласа диференцијалног протока и величину хармонијске компоненте, све док ефективна вредност диференцијалног протока прелази подешену вредност диференцијалног елемента за брзо искључивање (обично већу од подешене вредности диференцијалне заштите), трансформатор ће се одмах искључити, без закључавања услед ударне струје побуде и других критеријума.

Пет, резервна заштита трансформатора

Главна заштита трансформатора је укратко представљена, а резервна заштита трансформатора се даље представља. Постоји много врста конфигурације резервне заштите трансформатора. Овде ћемо укратко представити две врсте резервне заштите трансформатора, а то су двострука заштита од прекострујног закључавања напона и заштита од уземљења.

1, двострука закључавање притиска и заштита од прекомерне струје

Сложена заштита од прекострујног закључавања напона је резервна заштита за квар услед кратког споја између великих и средњих трансформатора. Погодна је за повећајуће трансформаторе, трансформаторе за прикључивање система и спуштајуће трансформаторе чија заштита од прекострујног заштите не може да испуни захтеве осетљивости. Сложени напон, састављен од напона инверзне секвенце и ниског напона, може одразити различите кварове у опсегу заштите, смањити вредност подешавања заштите од прекострујног заштите и побољшати осетљивост.

Сложена пренапонска заштита од прекострује састоји се од сложеног напонског елемента, елемента пренапона и временског елемента. Приступна струја заштите је секундарна ТРОФАЗНА СТРУЈА СТРУЈЕ на локалној страни трансформатора, а приступни напон је секундарни трофазни ПТ напон на локалној страни или другим странама трансформатора. За заштиту микрорачунаром, напон ове стране може се доставити другим странама путем софтвера, како би се осигурало да било која страна ПТ одржавања и даље може користити сложену пренапонску заштиту од прекострује. Логика деловања је приказана испод.

2, заштита уземљења трансформатора

Резервна заштита од кратког споја на уземљењу великих и средњих трансформатора је обично: заштита од прекострујне заштите нулте секвенце, заштита од пренапона нулте секвенце, заштита од искора и тако даље. У наставку је кратак увод у три различита начина уземљења на основу неутралне тачке.

(1) Неутрална тачка је директно уземљена

За трансформаторе чији је напон 110kV и више директно уземљен, заштита од струје нулте секвенце треба да буде постављена на страни система уземљења високе струје како би се одразио квар уземљења. За трансформаторе који су директно уземљени и на високој и на средњој страни, заштита од струје нулте секвенце треба да буде у смеру сваке бочне сабирнице.

Принцип заштите од струје нулте секвенце сличан је принципу заштите од струје нулте секвенце вода, погледајте број 30. Струја нулте секвенце може се извести из секундарне струје струјног трансформатора неутралне тачке или из секундарне трофазне струје струјног трансформатора локалне стране. Напон нулте секвенце повезан са усмереним елементом може се добити из напона троугла отварања PT трансформатора локалне стране или из секундарног трофазног напона локалне стране. У уређају за заштиту микрорачунара, углавном се користи самостална производња.

За велике трансформаторе са три намотаја, заштита од струје нулте секвенце може бити тростепена. Постоји смер у одељцима I и II, а нема смера у одељку III. Сваки одељак генерално има двостепено кашњење, са краћим кашњењем за смањење опсега квара (прекидач са премотавањем или локални прекидач), са дужим кашњењем за уклањање трансформатора (прекидач са три стране). Конкретна конфигурација заштите зависи од стварне ситуације.

Као што је приказано на слици, након деловања заштите од смера струје нулте секвенце у одељку I или II, прво треба прескочити t1 или T3 сабирницу или локални прекидач са кратким кашњењем како би се смањио обим утицаја квара. Ако је величина квара и даље присутна, трансформатор треба искључити помоћу трополног прекидача t2 или T4 са дугим кашњењем. У одељку III без смера, трансформатор се директно искључује са кашњењем.

(2) неутрална тачка није уземљена

Струја нулте секвенце пролази кроз неутралну тачку трансформатора и формира петљу нулте секвенце. Међутим, ако су све неутралне тачке трансформатора уземљене, струја кратког споја на тачки уземљења биће распоређена на сваки трансформатор, што ће довести до смањења осетљивости заштите од прекомерне струје нулте секвенце. Стога, да би се струја нулте секвенце ограничила у одређеном опсегу, регулише се број трансформатора уземљених на неутралну тачку.

За неуземљени трансформатор, заштита од напона нулте секвенце треба да буде конфигурисана како би се спречило оштећење трансформатора услед пренапона изазваног луком у тачки квара када дође до квара на уземљењу.

Потпуно изоловани трансформатор због високог нивоа изолације неутралне тачке, када дође до квара на уземљењу у систему, прво се користи заштита од струје нулте секвенце да би се уклонио трансформатор са уземљења неутралне тачке, ако квар и даље постоји, а затим заштита од напона нулте секвенце да би се уклонио трансформатор са неуземљене неутралне тачке.

(3) Неутрална тачка је уземљена кроз размак за пражњење

Сви високонапонски трансформатори су полуизоловани, а изолација неутралног калема према земљи је слабија него код других делова. Неутрална изолација је склона кваровима. Због тога је потребно конфигурисати заштиту клиренса.

Улога заштите од размака је заштита неутралне тачке изолације неуземљеног трансформатора.

Као што је приказано, прекидач је инсталиран између неутралне тачке трансформатора и земље. Када је прекидач за изолацију уземљења затворен, трансформатор је директно уземљен и активира се заштита од прекомерне струје нулте секвенце. Када је прекидач за изолацију уземљења искључен, трансформатор се уземљује кроз прекидач и ставља се у заштиту прекидача.

Заштита јаза се реализује коришћењем струје јаза 3I0 која тече кроз неутралну тачку трансформатора и напона троугла отварања 3U0 сабирнице PT као критеријума.

Ако је неутрална тачка у односу на место квара подигнута, долази до прекида јаза, што резултира великом струјом јаза 3I0. У овом тренутку, заштита јаза се активира након одлагања како би се трансформатор уклонио. Поред тога, када систем има квар уземљења, заштита трансформатора нултим редоследом уземљења неутралне тачке прво прекида уземљење трансформатора неутралне тачке. Након што систем изгуби тачку уземљења, ако квар и даље постоји, напон отвореног троугла сабирнице PT 3U0 биће велики, а заштита јаза ће такође деловати у овом тренутку.

Извор: Power pulpit