การวิเคราะห์การป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าในระบบป้องกันรีเลย์

1. ข้อบกพร่องและความผิดปกติทั่วไปของหม้อแปลงไฟฟ้า

ความผิดปกติของหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นความผิดปกติภายในและความผิดปกติภายนอก

ข้อบกพร่องภายใน หมายถึง ข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นภายในตัวเรือน ซึ่งรวมถึงการลัดวงจรระหว่างเฟสของขดลวด การลัดวงจรระหว่างขดลวดเฟสเดียว การลัดวงจรระหว่างขดลวดและแกนเหล็ก และการขาดการเชื่อมต่อของขดลวด

ความผิดปกติภายนอก หมายถึง ความผิดปกติแบบลัดวงจรระหว่างเฟสต่างๆ ระหว่างสายไฟภายนอกของหม้อแปลง และความผิดปกติแบบลัดวงจรลงดินเฟสเดียวที่เกิดขึ้นเมื่อฉนวนหุ้มสายไฟทะลุผ่านตัวเรือนหม้อแปลง

การที่หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานผิดปกติเป็นอันตรายอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกิดความผิดพลาดภายใน กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่ก่อให้เกิดประกายไฟอุณหภูมิสูงจะไม่เพียงแต่เผาไหม้ฉนวนและแกนเหล็กของขดลวดหม้อแปลงเท่านั้น แต่ยังทำให้ของเหลวในหม้อแปลงสลายตัวและเกิดก๊าซจำนวนมาก ส่งผลให้ตัวหม้อแปลงเสียรูปหรืออาจระเบิดได้ ดังนั้นจึงต้องตัดกระแสไฟฟ้าออกทันทีเมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าทำงานผิดปกติ

สภาวะผิดปกติของหม้อแปลงไฟฟ้าส่วนใหญ่ได้แก่ การโอเวอร์โหลด ระดับน้ำมันต่ำ กระแสเกินเนื่องจากไฟฟ้าลัดวงจรภายนอก อุณหภูมิน้ำมันสูงขณะใช้งาน อุณหภูมิขดลวดสูง ความดันในหม้อแปลงสูง และระบบระบายความร้อนล้มเหลว เมื่อหม้อแปลงอยู่ในสภาวะการทำงานผิดปกติ ควรมีการส่งสัญญาณเตือน

2. การกำหนดค่าการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้า

ระบบป้องกันหลักสำหรับความผิดพลาดลัดวงจร ได้แก่ การป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวยาว การป้องกันด้วยก๊าซหนาแน่น เป็นต้น

ระบบป้องกันสำรองสำหรับความผิดพลาดลัดวงจร: ส่วนใหญ่ได้แก่ การป้องกันกระแสเกินโดยการบล็อกแรงดันไฟฟ้าแบบผสม การป้องกันกระแสเกินแบบลำดับศูนย์ (ทิศทาง) การป้องกันความต้านทานต่ำ เป็นต้น

ระบบป้องกันการทำงานผิดปกติ: ส่วนใหญ่ประกอบด้วย การป้องกันการโอเวอร์โหลด, การป้องกันการกระตุ้นมากเกินไป, การป้องกันก๊าซเบา, การป้องกันช่องว่างจุดกลาง, การป้องกันระดับน้ำมันที่อุณหภูมิสูงเกินไป และการป้องกันความล้มเหลวของระบบระบายความร้อน เป็นต้น

3. การป้องกันที่ไม่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า

การป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าโดยใช้ปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้า เช่น น้ำมัน ก๊าซ และอุณหภูมิของหม้อแปลง เรียกว่า การป้องกันแบบไม่ใช้ไฟฟ้า โดยหลักๆ แล้วประกอบด้วย การป้องกันก๊าซ การป้องกันแรงดัน การป้องกันอุณหภูมิ การป้องกันระดับน้ำมัน และการป้องกันการหยุดทำงานของระบบระบายความร้อน การป้องกันแบบไม่ใช้ไฟฟ้าจะทำงานโดยการตัดวงจรหรือส่งสัญญาณเตือนตามความต้องการของสถานที่นั้นๆ

(1) การป้องกันก๊าซ

เมื่อเกิดความผิดปกติภายในหม้อแปลงไฟฟ้า เนื่องจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและประกายไฟ ณ จุดลัดวงจร จะทำให้เกิดก๊าซปริมาณมากภายในหม้อแปลง และความเร็วการไหลของน้ำมันในหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้น การป้องกันโดยใช้ก๊าซและการไหลของน้ำมันนี้เรียกว่า การป้องกันด้วยก๊าซ

ระบบป้องกันแก๊สรั่ว: เมื่อเกิดความผิดพลาดหรือความผิดปกติเล็กน้อยภายในหม้อแปลง จุดที่เกิดความผิดพลาดจะร้อนจัดบางส่วน ทำให้ส่วนหนึ่งของน้ำมันขยายตัว แก๊สในน้ำมันจะก่อตัวเป็นฟองและเข้าไปในรีเลย์แก๊ส ทำให้ระบบป้องกันแก๊สรั่วทำงานและส่งสัญญาณเตือนแก๊สรั่วออกมา

ระบบป้องกันแก๊สรั่วรุนแรง: เมื่อเกิดความผิดพลาดร้ายแรงในถังน้ำมันหม้อแปลง กระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะมีขนาดใหญ่ และประกายไฟจะทำให้น้ำมันหม้อแปลงสลายตัวเป็นจำนวนมาก ก่อให้เกิดแก๊สและน้ำมันไหลออกมาเป็นจำนวนมาก แผ่นกั้นแรงกระแทกจะทำให้รีเลย์ป้องกันแก๊สรั่วรุนแรงทำงาน ส่งสัญญาณแก๊สรั่วรุนแรงและตัดวงจร เพื่อนำหม้อแปลงออก

ระบบป้องกันด้วยก๊าซหนักเป็นระบบป้องกันหลักสำหรับความผิดปกติภายในของถังน้ำมัน และสามารถสะท้อนความผิดปกติต่างๆ ภายในหม้อแปลงได้ เมื่อเกิดการลัดวงจรระหว่างขดลวดจำนวนเล็กน้อยในหม้อแปลง แม้ว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะมีขนาดใหญ่ แต่กระแสไฟฟ้าส่วนต่างที่เกิดขึ้นในระบบป้องกันส่วนต่างอาจไม่มีขนาดใหญ่ และระบบป้องกันส่วนต่างอาจปฏิเสธที่จะทำงาน ดังนั้น สำหรับความผิดปกติภายในของหม้อแปลง จึงจำเป็นต้องอาศัยระบบป้องกันด้วยก๊าซหนักเพื่อขจัดความผิดปกติ

(2) การป้องกันแรงดัน

ระบบป้องกันแรงดันยังเป็นระบบป้องกันหลักจากความผิดปกติภายในถังหม้อแปลงไฟฟ้า ประกอบด้วยวาล์วระบายแรงดันและระบบป้องกันการเปลี่ยนแปลงแรงดันฉับพลัน ซึ่งใช้เพื่อตอบสนองต่อแรงดันของน้ำมันหม้อแปลง

(3) การป้องกันอุณหภูมิและระดับน้ำมัน

เมื่ออุณหภูมิของหม้อแปลงสูงขึ้นถึงระดับเตือน ระบบป้องกันอุณหภูมิจะส่งสัญญาณเตือนและเริ่มทำงานของเครื่องทำความเย็นสำรอง

เมื่อน้ำมันหม้อแปลงรั่วหรือระดับน้ำมันลดลงเนื่องจากสาเหตุอื่น ระบบป้องกันระดับน้ำมันจะทำงานและส่งสัญญาณเตือน

(4) การป้องกันจุดหยุดเย็น

เมื่อระบบระบายความร้อนของหม้อแปลงหยุดทำงานโดยสมบูรณ์ อุณหภูมิของหม้อแปลงจะสูงขึ้น หากไม่ได้รับการแก้ไขทันท่วงที อาจทำให้ฉนวนของขดลวดหม้อแปลงเสียหายได้ ดังนั้น เมื่อระบบระบายความร้อนหยุดทำงานโดยสมบูรณ์ในระหว่างการทำงานของหม้อแปลง ระบบป้องกันจะส่งสัญญาณเตือนและตัดการทำงานของหม้อแปลงหลังจากช่วงเวลาหน่วงนานพอสมควร

4. การป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลของหม้อแปลงเป็นระบบป้องกันหลักสำหรับปริมาณไฟฟ้าของหม้อแปลง และขอบเขตการป้องกันคือส่วนที่ล้อมรอบด้วยหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าทั้งสองด้าน เมื่อเกิดความผิดพลาด เช่น การลัดวงจรระหว่างเฟสและการลัดวงจรระหว่างขดลวดภายในขอบเขตนี้ ระบบป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลจะต้องทำงาน

เกี่ยวกับหลักการป้องกันความแตกต่างของหม้อแปลงไฟฟ้า เราได้กล่าวถึงรายละเอียดไปแล้วในเอกสารก่อนหน้านี้ เพื่อนๆ ที่ต้องการข้อมูลเพิ่มเติมสามารถทบทวนได้ในเอกสารอ้างอิงฉบับที่ 6, 7 และ 8 ผมจะไม่ลงรายละเอียดในส่วนนี้ และจะขอเพิ่มเติมเพียงแนวคิดบางประการเกี่ยวกับกระแสไฟกระชากจากการกระตุ้นเท่านั้น

(1) กระแสกระตุ้นของหม้อแปลง

กระแสกระตุ้นที่เกิดขึ้นเมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าถูกปล่อยทิ้งไว้กลางอากาศเรียกว่ากระแสกระชากกระตุ้น ขนาดของกระแสกระชากกระตุ้นนั้นสัมพันธ์กับโครงสร้างของหม้อแปลง มุมการปิด ความจุ แม่เหล็กตกค้างก่อนการปิด และปัจจัยอื่นๆ การวัดแสดงให้เห็นว่าเมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าถูกปล่อยทิ้งไว้กลางอากาศ กระแสกระชากกระตุ้นเนื่องจากการอิ่มตัวของแกนเหล็กมีขนาดใหญ่มาก โดยปกติจะอยู่ที่ 2 ถึง 6 เท่าของกระแสพิกัด และสูงสุดอาจมากกว่า 8 เท่า เนื่องจากกระแสกระชากกระตุ้นไหลเข้าสู่หม้อแปลงเฉพาะด้านการชาร์จเท่านั้น จึงจะเกิดกระแสส่วนต่างขนาดใหญ่ในวงจรส่วนต่าง ส่งผลให้ระบบป้องกันส่วนต่างทำงานผิดปกติ

กระแสกระชากกระตุ้นมีลักษณะดังต่อไปนี้: ก. ค่าของกระแสกระชากมีขนาดใหญ่มากและมีส่วนประกอบที่ไม่เป็นคาบอย่างชัดเจน ข. รูปคลื่นมีลักษณะแหลมและไม่ต่อเนื่อง ค. มีส่วนประกอบฮาร์มอนิกส์ลำดับสูงอย่างชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบฮาร์มอนิกส์ลำดับที่สอง ง. กระแสกระชากกระตุ้นมีค่าลดลง

จากลักษณะกระแสกระชากข้างต้น เพื่อป้องกันการทำงานผิดพลาดของระบบป้องกันกระแสเกินของหม้อแปลงไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสกระชาก โครงการนี้จึงใช้หลักการสามประการ ได้แก่ ปริมาณฮาร์มอนิกที่สองสูง รูปคลื่นไม่สมมาตร และมุมความไม่ต่อเนื่องของรูปคลื่นขนาดใหญ่ เพื่อให้สามารถปิดกั้นการทำงานของระบบป้องกันกระแสเกินได้

(2) หลักการเบรกฮาร์มอนิกที่สอง

หลักการสำคัญของการเบรกด้วยฮาร์โมนิกที่สองคือการใช้ส่วนประกอบฮาร์โมนิกที่สองในกระแสส่วนต่างเพื่อตัดสินว่ากระแสส่วนต่างนั้นเป็นกระแสลัดวงจรหรือกระแสกระชากกระตุ้น เมื่อเปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบฮาร์โมนิกที่สองและส่วนประกอบคลื่นพื้นฐานมีค่ามากกว่าค่าที่กำหนด (โดยปกติคือ 20%) จะถือว่ากระแสส่วนต่างนั้นเกิดจากกระแสกระชากกระตุ้น และระบบป้องกันส่วนต่างจะถูกบล็อก

ดังนั้น ยิ่งอัตราส่วนการเบรกฮาร์มอนิกที่สองมีค่ามากเท่าใด กระแสฮาร์มอนิกที่สองที่อยู่ในคลื่นพื้นฐานก็จะยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น และผลการเบรกก็จะยิ่งแย่ลง

(3) การป้องกันเบรกเร็วแบบดิฟเฟอเรนเชียล

เมื่อเกิดความผิดปกติร้ายแรงภายในหม้อแปลงและ CT เกิดการอิ่มตัวเนื่องจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรขนาดใหญ่ กระแสไฟฟ้าทุติยภูมิของ CT ก็จะมีส่วนประกอบฮาร์มอนิกจำนวนมากเช่นกัน จากคำอธิบายข้างต้น อาจทำให้เกิดการป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลเนื่องจากการเบรกฮาร์มอนิกที่สอง การบล็อกหรือการหน่วงเวลา ซึ่งจะทำให้หม้อแปลงเสียหายอย่างรุนแรง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ โดยทั่วไปจึงมีการติดตั้งระบบป้องกันแบบตัดวงจรเร็วแบบดิฟเฟอเรนเชียล

วงจรตัดวงจรเร็วแบบดิฟเฟอเรนเชียล (Differential Quick-Break Element) เป็นวงจรดิฟเฟอเรนเชียลค่าสูงสำหรับการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวยาว แตกต่างจากวงจรดิฟเฟอเรนเชียลทั่วไปตรงที่มันสะท้อนค่ากระแสดิฟเฟอเรนเชียลที่มีประสิทธิภาพ ไม่ว่ารูปคลื่นของกระแสดิฟเฟอเรนเชียลและขนาดของส่วนประกอบฮาร์มอนิกจะเป็นอย่างไร ตราบใดที่ค่ากระแสดิฟเฟอเรนเชียลที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้ของวงจรตัดวงจรเร็วแบบดิฟเฟอเรนเชียล (โดยปกติจะสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้ของการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียล) มันก็จะทำงานทันทีเพื่อตัดหม้อแปลงโดยไม่มีการกระตุ้นตามเกณฑ์ต่างๆ เช่น กระแสกระชาก

ต่อไปนี้เป็นการแนะนำระบบป้องกันสำรองของหม้อแปลงไฟฟ้า

ระบบป้องกันสำรองสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ามีหลายประเภท บทความนี้จะกล่าวถึงระบบป้องกันสำรองสองประเภทหลัก ได้แก่ ระบบป้องกันกระแสเกินแบบบล็อกแรงดันที่ซับซ้อน และระบบป้องกันการลัดวงจรลงดินสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า

1. ระบบป้องกันกระแสเกินสำหรับระบบล็อคแรงดันที่ซับซ้อน

ระบบป้องกันกระแสเกินแบบบล็อกแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อนนี้เป็นระบบป้องกันสำรองสำหรับความผิดพลาดลัดวงจรเฟสต่อเฟสของหม้อแปลงขนาดใหญ่และขนาดกลาง เหมาะสำหรับหม้อแปลงเพิ่มแรงดัน หม้อแปลงสัมผัสระบบ และหม้อแปลงลดแรงดันที่ระบบป้องกันกระแสเกินไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านความไวได้ แรงดันไฟฟ้ารวมที่ประกอบด้วยแรงดันลำดับลบและแรงดันต่ำสามารถสะท้อนความผิดพลาดต่างๆ ภายในช่วงการป้องกัน ซึ่งช่วยลดค่าการตั้งค่าของระบบป้องกันกระแสเกินและเพิ่มความไว

ระบบป้องกันกระแสเกินแบบผสมประกอบด้วยองค์ประกอบแรงดันผสม องค์ประกอบกระแสเกิน และองค์ประกอบเวลา กระแสอินพุตของระบบป้องกันคือกระแสสามเฟสทุติยภูมิของ CT ด้านเดียวกับหม้อแปลง และแรงดันอินพุตคือแรงดันสามเฟสทุติยภูมิของ PT ด้านเดียวกับหม้อแปลงหรือด้านอื่น ๆ สำหรับระบบป้องกันด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ แรงดันด้านนี้สามารถจ่ายให้กับด้านอื่น ๆ ผ่านซอฟต์แวร์ได้ เพื่อให้มั่นใจว่าระบบป้องกันกระแสเกินของด้านใดด้านหนึ่งยังคงใช้งานได้เมื่อ PT ด้านใดด้านหนึ่งได้รับการซ่อมแซม ตรรกะการทำงานแสดงในรูปด้านล่าง

2. การป้องกันการต่อลงดินของหม้อแปลงไฟฟ้า

ระบบป้องกันสำรองสำหรับความผิดพลาดลัดวงจรลงดินของหม้อแปลงขนาดใหญ่และขนาดกลางโดยทั่วไปประกอบด้วย: การป้องกันกระแสเกินลำดับศูนย์, การป้องกันแรงดันเกินลำดับศูนย์, การป้องกันช่องว่าง ฯลฯ ต่อไปนี้เป็นการแนะนำโดยย่อเกี่ยวกับวิธีการต่อลงดินสามวิธีที่แตกต่างกันของจุดกลาง

(1) จุดกลางต่อลงดินโดยตรง

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีแรงดัน 110kV ขึ้นไป ซึ่งจุดกลางต่อลงดินโดยตรง ควรติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันกระแสลำดับศูนย์ที่ตอบสนองต่อความผิดพลาดลงดินไว้ที่ด้านของระบบต่อลงดินกระแสสูง สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ต่อลงดินโดยตรงทั้งด้านแรงดันสูงและด้านแรงดันปานกลาง อุปกรณ์ป้องกันกระแสลำดับศูนย์ควรมีทิศทาง และทิศทางนั้นควรชี้ไปยังบัสบาร์ในแต่ละด้าน

หลักการป้องกันกระแสลำดับศูนย์คล้ายคลึงกับหลักการป้องกันกระแสลำดับศูนย์ของสายส่ง โปรดดูรายละเอียดในฉบับที่ 30 กระแสลำดับศูนย์สามารถนำมาจากกระแสทุติยภูมิของ CT ที่จุดกลาง หรือสามารถสร้างขึ้นเองได้จากกระแสสามเฟสทุติยภูมิของ CT ที่ฝั่งท้องถิ่น แรงดันลำดับศูนย์ที่เชื่อมต่อกับองค์ประกอบทิศทางสามารถนำมาจากแรงดันสามเหลี่ยมเปิดของ PT ที่ฝั่งท้องถิ่น หรือสามารถสร้างขึ้นเองได้จากแรงดันสามเฟสทุติยภูมิที่ฝั่งท้องถิ่น ในอุปกรณ์ป้องกันด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ วิธีการสร้างขึ้นเองเป็นวิธีที่ใช้เป็นหลัก

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีขดลวดสามขด สามารถใช้ระบบป้องกันกระแสศูนย์ลำดับสามขั้นตอนได้ โดยส่วนที่ 1 และส่วนที่ 2 มีทิศทาง ส่วนที่ 3 ไม่มีทิศทาง โดยทั่วไปจะมีระดับการหน่วงเวลาสองระดับในแต่ละส่วน และช่วงความผิดพลาดจะแคบลงเมื่อหน่วงเวลาสั้น (โดยการข้ามตัวเชื่อมต่อบัสหรือสวิตช์ด้านหลักของแท่ง) และหม้อแปลงจะถูกตัดการทำงานเมื่อหน่วงเวลานาน (โดยการข้ามสวิตช์สามด้าน) การกำหนดค่าการป้องกันที่เฉพาะเจาะจงจะถูกกำหนดตามสถานการณ์จริง

ดังแสดงในรูป หลังจากส่วนที่ I หรือ II ของระบบป้องกันกระแสทิศทางลำดับศูนย์ทำงานแล้ว ให้ทำการกระโดดข้ามตัวเชื่อมต่อบัสหรือสวิตช์ด้านนี้ก่อนหลังจากหน่วงเวลาสั้นๆ t1 หรือ t3 เพื่อลดขอบเขตของความผิดพลาด หากยังคงมีความผิดพลาดอยู่ ให้กระโดดข้ามสวิตช์สามด้านหลังจากหน่วงเวลาที่นานขึ้น t2 หรือ t4 เพื่อตัดหม้อแปลง ส่วนที่ III ไม่มีทิศทาง และหม้อแปลงจะถูกตัดโดยตรงหลังจากหน่วงเวลา

(2) จุดกลางไม่ได้ต่อลงดิน

กระแสซีเควนซ์ศูนย์จะไหลผ่านจุดกลางของหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อสร้างวงจรซีเควนซ์ศูนย์ อย่างไรก็ตาม หากจุดกลางของหม้อแปลงไฟฟ้าทุกตัวต่อลงดิน กระแสลัดวงจรที่จุดต่อลงดินจะถูกเบี่ยงเบนไปยังหม้อแปลงแต่ละตัว ซึ่งจะลดความไวในการป้องกันกระแสเกินซีเควนซ์ศูนย์ ดังนั้น เพื่อจำกัดกระแสซีเควนซ์ศูนย์ให้อยู่ในขอบเขตที่กำหนด จึงมีข้อกำหนดเกี่ยวกับจำนวนหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้งานโดยต่อจุดกลางลงดิน

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ทำงานโดยไม่ต้องต่อลงดิน ควรตั้งค่าระบบป้องกันแรงดันลำดับศูนย์เพื่อป้องกันความเสียหายจากแรงดันเกินต่อหม้อแปลงไฟฟ้าที่เกิดจากประกายไฟในช่องว่าง ณ จุดที่เกิดการลัดวงจรลงดิน

เนื่องจากระดับฉนวนที่สูงมากของจุดกลางในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบหุ้มฉนวนอย่างสมบูรณ์ เมื่อเกิดการลัดวงจรลงดินในระบบ ระบบป้องกันกระแสลำดับศูนย์จะตัดการทำงานของหม้อแปลงที่มีจุดกลางต่อลงดินก่อน และหากการลัดวงจรยังคงอยู่ ระบบป้องกันแรงดันลำดับศูนย์จะทำงานเพื่อตัดการทำงานของจุดกลางโดยไม่ต้องต่อหม้อแปลงลงดิน

(3) จุดกลางถูกต่อลงดินผ่านช่องว่างการคายประจุ

หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงพิเศษทั้งหมดเป็นหม้อแปลงแบบกึ่งฉนวน และฉนวนของขดลวดจุดกลางที่ต่อลงดินนั้นอ่อนกว่าส่วนอื่นๆ ฉนวนจุดกลางมีแนวโน้มที่จะชำรุดเสียหายได้ง่าย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการติดตั้งระบบป้องกันช่องว่าง

หน้าที่ของอุปกรณ์ป้องกันช่องว่างคือการปกป้องความปลอดภัยของฉนวนบริเวณจุดกลางของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ไม่มีจุดกลางต่อลงดิน

ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินระหว่างจุดกลางของหม้อแปลงกับพื้นดิน ดังแสดงในรูป เมื่อสวิตช์ตัดการต่อลงดินปิดอยู่ หม้อแปลงจะต่อลงดินโดยตรง และระบบป้องกันกระแสเกินลำดับศูนย์จะทำงาน เมื่อสวิตช์ตัดการต่อลงดินถูกตัดออก หม้อแปลงจะต่อลงดินผ่านอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน และจะเข้าสู่โหมดป้องกันผ่านอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน

การป้องกันช่องว่างเกิดขึ้นโดยใช้กระแสช่องว่าง 3I0 ที่ไหลผ่านจุดกลางของหม้อแปลงและแรงดันสามเหลี่ยมเปิดบัส PT 3U0 เป็นเกณฑ์

หากจุดกลางถูกยกขึ้นเนื่องจากความผิดปกติ ช่องว่างจะขาดและเกิดกระแสช่องว่างขนาดใหญ่ 3I0 ขึ้น ในขณะนี้ ระบบป้องกันช่องว่างจะทำงานและหม้อแปลงจะถูกตัดออกหลังจากหน่วงเวลา นอกจากนี้ เมื่อเกิดความผิดพลาดลงดินในระบบ ระบบป้องกันลำดับศูนย์ของหม้อแปลงลงดินจุดกลางจะทำงาน และหม้อแปลงลงดินจุดกลางจะถูกตัดออกก่อน หลังจากที่ระบบสูญเสียจุดลงดินแล้ว หากความผิดปกติยังคงอยู่ แรงดันสามเหลี่ยมเปิด 3U0 ของบัส PT จะมีค่ามาก และระบบป้องกันช่องว่างก็จะทำงานในขณะนี้ด้วย