- Zaštita transformatora za različite vrste transformatora
- Uobičajene vrste zaštite transformatora
- Zaštita od pregrijavanja u transformatorima
- Zaštita od prekomjerne struje u transformatoru
- Diferencijalna zaštita transformatora
- Ograničena zaštita od zemljospoja
- Relej Buchholz (otkrivanje plina)
- Zaštita od pretjeranog fluksiranja
Transformatori su jedna od najkritičnijih i najskupljih komponenti bilo kojeg distribucijskog sustava. To je zatvoreni statički uređaj koji je obično natopljen uljem i stoga su kvarovi na njemu ograničeni. Ali učinak rijetke smetnje može biti vrlo opasan za transformator, a dugo vrijeme popravka i zamjene transformatora pogoršava stvari. Stoga zaštita energetskih transformatora postaje vrlo presudna.
Kvarovi na transformatoru uglavnom se dijele na dvije vrste, a to su vanjski kvarovi i unutarnji kvarovi, kako bi se izbjegla opasnost za transformator, vanjski kvar uklanja se složenim relejnim sustavom u najkraćem mogućem roku. Unutarnje smetnje uglavnom se temelje na senzorima i mjernim sustavima. O tim procesima razgovarat ćemo dalje u članku. Prije nego što stignemo tamo, važno je shvatiti da postoji mnogo vrsta transformatora i u ovom ćemo članku raspravljati uglavnom o energetskom transformatoru koji se koristi u distribucijskim sustavima. Također možete naučiti o radu energetskog transformatora da biste razumjeli njegove osnove.
Osnovne zaštitne značajke poput zaštite od prepobuđenja i zaštite temeljene na temperaturi mogu prepoznati uvjete koji na kraju dovedu do stanja kvara, ali potpuna zaštita transformatora koju pružaju releji i strujni transformatori prikladna je za transformatore u kritičnim primjenama.
Dakle, u ovom ćemo članku govoriti o najčešćim principima koji se koriste za zaštitu transformatora od katastrofalnih kvarova.
Zaštita transformatora za različite vrste transformatora
Sustav zaštite koji se koristi za energetski transformator ovisi o kategorijama transformatora. Tablica u nastavku pokazuje da,
| Kategorija | Ocjena transformatora - KVA | |
| 1 faza | 3 faza | |
| Ja | 5 - 500 | 15 - 500 (prikaz, stručni) |
| II | 501 - 1667 (prikaz, stručni) | 501 - 5000 (prikaz, stručni) |
| III | 1668. - 10.000 | 5001 - 30 000 |
| IV | > 10.000 | > 30.000 |
- Transformatori u rasponu od 500 KVA potpadaju pod (Kategorija I i II), pa su oni zaštićeni osiguračima, ali za zaštitu transformatora do 1000 kVA (distribucijski transformatori za 11kV i 33kV) obično se koriste srednjenaponski prekidači.
- Za transformatore od 10 MVA i više, koji spada u (III. I IV. Kategoriju), za njihovu zaštitu morali su se koristiti diferencijalni releji.
Uz to, mehanički releji poput Buchholtzovih releja i iznenadnih releja tlaka široko se primjenjuju za zaštitu transformatora. Pored ovih releja, zaštita od toplinskog preopterećenja često se primjenjuje kako bi se produžio životni vijek transformatora, a ne radi otkrivanja kvarova.
Uobičajene vrste zaštite transformatora
- Zaštita od pregrijavanja
- Zaštita od prekomjerne struje
- Diferencijalna zaštita transformatora
- Zaštita od zemljospoja (ograničeno)
- Relej Buchholz (otkrivanje plina)
- Zaštita od pretjeranog fluksiranja
Zaštita od pregrijavanja u transformatorima
Transformatori se pregrijavaju zbog preopterećenja i stanja kratkog spoja. Dopušteno preopterećenje i odgovarajuće trajanje ovise o vrsti transformatora i klasi izolacije koja se koristi za transformator.
Veća opterećenja mogu se održati vrlo kratko, ako su vrlo dugo, mogu oštetiti izolaciju uslijed porasta temperature iznad pretpostavljene maksimalne temperature. Temperatura u uljno hlađenom transformatoru smatra se maksimalnom kada se njegova temperatura od 95 * C, nakon koje se životni vijek transformatora smanjuje i štetno djeluje na izolaciju žice. Zbog toga zaštita od pregrijavanja postaje bitna.
Veliki transformatori imaju uređaje za otkrivanje temperature ulja ili namota, koji mjere ulje ili temperaturu namota, obično postoje dva načina mjerenja, jedan se odnosi na mjerenje vrućih točaka, a drugi kao mjerenje gornjeg ulja, donja slika prikazuje tipičan termometar s kutijom za regulaciju temperature iz reinhausena koji se koristi za mjerenje temperature konzervativnog tipa izoliranog tekućinom.
Kutija ima brojčanik koji pokazuje temperaturu transformatora (koja je crna igla), a crvena igla pokazuje postavljenu vrijednost alarma. Ako crna igla nadmaši crvenu, uređaj će aktivirati alarm.
Ako pogledamo dolje, možemo vidjeti četiri strelice kroz koje možemo konfigurirati uređaj da djeluje kao alarm ili put ili se mogu koristiti za pokretanje ili zaustavljanje pumpi ili ventilatora za hlađenje.
Kao što možete vidjeti na slici, termometar je postavljen na vrh spremnika transformatora iznad jezgre i namota, to je učinjeno jer će najviša temperatura biti u središtu spremnika zbog jezgre i namota. Ova temperatura poznata je kao najviša temperatura ulja. Ova temperatura daje nam procjenu temperature vruće točke jezgre transformatora. Današnji optički kabeli koriste se u namotu niskog napona za precizno mjerenje temperature transformatora. Tako se provodi zaštita od pregrijavanja.
Zaštita od prekomjerne struje u transformatoru
Sustav zaštite od prekomjerne struje jedan je od najranije razvijenih sustava zaštite, stupnjevani sustav prekomjerne struje razvijen je kako bi se zaštitio od prenaponskih stanja. distributeri napajanja koriste ovu metodu za otkrivanje kvarova uz pomoć IDMT releja. odnosno releji koji imaju:
- Obrnuta karakteristika, i
- Minimalno vrijeme rada.
Mogućnosti IDMT releja su ograničene. Ove vrste releja moraju se namjestiti od 150% do 200% od maksimalne nazivne struje, inače će releji raditi u slučaju nužnog preopterećenja. Stoga ti releji pružaju manju zaštitu za kvarove unutar spremnika transformatora.
Diferencijalna zaštita transformatora
Postotna diferencijalna zaštitna diferencijalna zaštita koristi se za zaštitu energetskih transformatora i jedna je od najčešćih shema zaštite transformatora koja pruža najbolju ukupnu zaštitu. Ove se vrste zaštite koriste za transformatore snage veće od 2 MVA.
Transformator je na jednoj strani povezan zvijezdom, a s druge strane povezan je trokutom. CT na zvjezdanoj strani povezani su trokutom, a oni s bočno spojene zvijezde. Neutralni dio oba transformatora je uzemljen.
Transformator ima dvije zavojnice, jedna je radna zavojnica, a druga zaporna zavojnica. Kao što naziv implicira, zavojna zavojnica koristi se za proizvodnju sile stezanja, a zavojnica za radnu snagu. Zavojnica za ograničavanje povezana je sa sekundarnim namotom strujnih transformatora, a radna zavojnica je povezana između točke izjednačavanja CT-a.
Rad diferencijalne zaštite transformatora:
Obično radna zavojnica ne nosi struju jer se struja poklapa na obje strane energetskih transformatora, kada se unutarnji kvar namota promijeni, ravnoteža se promijeni i radne zavojnice diferencijalnog releja počnu stvarati diferencijalnu struju između dvije strane transformatora. Dakle, relej prekida prekidače i štiti glavni transformator.
Ograničena zaštita od zemljospoja
Jako velika struja kvara može protjecati kada se dogodi kvar na čahuri transformatora. U tom slučaju kvar treba otkloniti što je prije moguće. Doseg određenog zaštitnog uređaja trebao bi biti ograničen samo na zonu transformatora, što znači da ako se zemljospoj dogodi na drugom mjestu, relej dodijeljen za tu zonu trebao bi se aktivirati, a ostali bi releji trebali ostati isti. Zato je relej nazvan Ograničeni relej za zaštitu od zemljospoja.
Na gornjoj slici zaštitna oprema nalazi se na zaštićenoj strani transformatora. Pretpostavimo da je ovo primarna strana, a također pretpostavimo da postoji zemljospoj na sekundarnoj strani transformatora. Ako postoji kvar na zemlji, zbog kvara na zemlji, bit će tu komponenta nulte sekvence koja će kružiti samo na sekundarnoj strani. I to se neće odraziti na primarnoj strani transformatora.
Ovaj relej ima tri faze, ako se dogodi kvar, imat će tri komponente, komponente pozitivne sekvence, komponente negativne sekvence i komponente nulte sekvence. Budući da su pozitivne komponente šljokica pomaknute za 120 *, pa će u svakom trenutku zbroj svih struja teći kroz zaštitni relej. Dakle, zbroj njihovih struja bit će jednak nuli, jer su pomaknute za 120 *. Sličan je slučaj s komponentama negativnog niza.
Pretpostavimo sada da se dogodi stanje kvara. Taj će kvar CT otkriti jer ima komponentu nultog niza i struja počinje teći kroz zaštitni relej, kada se to dogodi, relej će se isključiti i zaštititi transformator.
Relej Buchholz (otkrivanje plina)
Gornja slika prikazuje Buchholzov relej. Buchholtz Relej je ugrađen između glavnog transformatora jedinice i spremnika konzervator kada dođe do kvara u transformatoru, ona otkriva razdvojenog plin uz pomoć prekidača s plovkom.
Ako dobro pogledate, možete vidjeti strelicu, plin istječe iz glavnog spremnika u spremnik konzervatora, normalno da u samom transformatoru ne bi trebalo biti plina. Većina plina naziva se otopljenim plinom, a može se proizvesti devet različitih vrsta plinova, ovisno o stanju kvara. Na vrhu ovog releja nalaze se dva ventila, koji se koriste za smanjenje nakupljanja plina, a koristi se i za vađenje uzorka plina.
Kada se dogodi stanje kvara, imamo iskre između namota ili između namota i jezgre. Ta mala električna pražnjenja u namotima zagrijavat će izolacijsko ulje, a ulje će se razbiti, pa stvara plinove, a ozbiljnost kvara otkriva koje su čaše stvorene.
Veliko pražnjenje energije rezultirat će proizvodnjom acetilena, a kao što možda znate, acetilenu je potrebno mnogo energije da bi se proizveo. I uvijek biste se trebali sjetiti da će bilo koja vrsta kvara stvarati plinove, analizom količine plina možemo utvrditi ozbiljnost kvara.
Kako funkcionira relej Buchholz (detekcija plina)?
Kao što možete vidjeti sa slike, imamo dva plovka: gornji plovak i donji plovak, također imamo pregradnu ploču koja potiskuje donji plovak.
Kada se dogodi velika električna greška, proizvede puno plina nego što plin protječe kroz cijev, koja pomiče pregradnu ploču i koja prisiljava donji plutajući dolje, sada imamo kombinaciju, gornji plovak je gore, a donji plovak dolje i pregradna ploča se nagnula. Ova kombinacija ukazuje na to da je došlo do masovnog kvara. koji isključuje transformator i on također generira alarm. Slika ispod prikazuje upravo to,
Ali ovo nije jedini scenarij u kojem ovaj relej može biti koristan, zamislite situaciju kada se unutar transformatora događa manje napuhavanje koje se događa, te arke proizvode malu količinu plina, taj plin stvara tlak unutar releja i gornji plovak silazi istiskujući ulje unutar njega, sada relej generira alarm u ovoj situaciji, gornji plovak je dolje, donji plovak je nepromijenjen i pregradna ploča je nepromijenjena ako se otkrije ova konfiguracija, možemo biti sigurni da imamo polagano nakupljanje plina. Slika ispod prikazuje upravo to,
Sada znamo da imamo kvar i ispustit ćemo dio plina pomoću ventila iznad releja i analizirati plin kako bismo saznali točan razlog ovog nakupljanja plina.
Ovaj relej također može otkriti stanja u kojima razina izolacijskog ulja pada uslijed curenja u kućištu transformatora, u tom stanju gornji plovak pada, donji plovak pada, a pregradna ploča ostaje u istom položaju. U ovom stanju dobivamo drugačiji alarm. Slika ispod prikazuje rad.
Pomoću ove tri metode relej Buchholz otkriva kvarove.
Zaštita od pretjeranog fluksiranja
Transformator je dizajniran za rad na fiksnoj razini fluksa koja prelazi onu razinu fluksa i jezgra postaje zasićena, zasićenje jezgre uzrokuje zagrijavanje u jezgri koja brzo slijedi kroz ostale dijelove transformatora što dovodi do pregrijavanja komponenata, dakle preko zaštita od strujanja postaje neophodna, jer štiti jezgru transformatora. Do situacija prekomjernog protoka može doći zbog prenapona ili smanjenja frekvencije sustava.
Da bi se transformator zaštitio od pretjeranog fluksiranja, koristi se relej za pretjerano strujanje. Relej prekomjernog protoka mjeri omjer napona / frekvencije za izračunavanje gustoće protoka u jezgri. Brzi porast napona uslijed prijelaznih pojava u elektroenergetskom sustavu može uzrokovati prekomjerno fluksiranje, ali prijelazne vrijednosti brzo umiruju, stoga je trenutno isključivanje transformatora nepoželjno.
Gustoća protoka izravno je proporcionalna omjeru napona i frekvencije (V / f), a instrument bi trebao otkriti omjer ako vrijednost tog omjera postane veća od jedinice, to se postiže relejem temeljenim na mikrokontroleru koji mjeri napon i frekvenciju u stvarnom vremenu, zatim izračunava brzinu i uspoređuje je s unaprijed izračunatim vrijednostima. Relej je programiran za obrnuto određeno minimalno vrijeme (IDMT karakteristike). No podešavanje se može izvršiti ručno ako je to uvjet. Na taj će se način svrha služiti bez ugrožavanja zaštite od prekomjernog protoka. Sada vidimo koliko je važno spriječiti prekomjerno strujanje transformatora.
Nadam se da ste uživali u članku i naučili nešto korisno. Ako imate bilo kakvih pitanja, ostavite ih u odjeljku za komentare ili upotrijebite naše forume za ostale tehničke upite.