- Защита на трансформатора за различни видове трансформатори
- Често срещани видове защита на трансформатора
- Защита от прегряване в трансформатори
- Защита от свръхток в трансформатора
- Диференциална защита на трансформатора
- Ограничена защита от земни неизправности
- Реле Buchholz (откриване на газ)
- Защита от пренапрежение
Трансформаторите са един от най-критичните и скъпи компоненти на всяка разпределителна система. Това е затворено статично устройство, обикновено напоено с масло и поради това възникващите в него неизправности са ограничени. Но ефектът от рядка повреда може да бъде много опасен за трансформатора, а дългото време за ремонт и подмяна на трансформатори прави нещата още по-лоши. Следователно защитата на силовите трансформатори става много важна.
Грешките, възникващи на трансформатора, се разделят главно на два типа, които са външни неизправности и вътрешни неизправности, за да се избегне всякаква опасност за трансформатора, външната неизправност се отстранява чрез сложна релейна система в най-кратки срокове. Вътрешните неизправности се основават главно на сензори и измервателни системи. За тези процеси ще говорим по-нататък в статията. Преди да стигнем там, важно е да разберем, че има много видове трансформатори и в тази статия ще обсъдим предимно силовия трансформатор, който се използва в разпределителните системи. Можете също така да научите за работата на силовия трансформатор, за да разберете основите на него.
Основните функции за защита като защита от превъзбуждане и защита, базирана на температура, могат да разпознаят условия, които в крайна сметка водят до състояние на повреда, но пълната защита на трансформатора, осигурена от релета и токови трансформатори, е подходяща за трансформатори в критични приложения.
Така че в тази статия ще говорим за най- често срещаните принципи, използвани за защита на трансформаторите от катастрофални повреди.
Защита на трансформатора за различни видове трансформатори
Системата за защита, използвана за силов трансформатор, зависи от категориите на трансформатора. Таблица по-долу показва, че
| Категория | Клас на трансформатора - KVA | |
| 1 фаза | 3 фаза | |
| Аз | 5 - 500 | 15 - 500 |
| II | 501 - 1667 | 501 - 5000 |
| III | 1668 - 10 000 | 5001 - 30 000 |
| IV | > 10 000 | > 30 000 |
- Трансформаторите в диапазона от 500 KVA попадат в (Категория I и II), така че те са защитени с предпазители, но за защита на трансформатори до 1000 kVA (разпределителни трансформатори за 11kV и 33kV) обикновено се използват прекъсвачи със средно напрежение.
- За трансформатори 10 MVA и по-високи, което попада в категория III и IV, трябва да се използват диференциални релета за тяхната защита.
Освен това, механични релета като Buchholtz релета, и внезапни релета за налягане са широко прилагани за трансформатор защита. В допълнение към тези релета, често се прилага защита от термично претоварване, за да се удължи живота на трансформатора, а не за откриване на неизправности.
Често срещани видове защита на трансформатора
- Защита от прегряване
- Защита от претоварване
- Диференциална защита на трансформатора
- Защита от земна повреда (ограничена)
- Реле Buchholz (откриване на газ)
- Защита срещу преливане
Защита от прегряване в трансформатори
Трансформаторите се прегряват поради претоварване и условия на късо съединение. Допустимото претоварване и съответната продължителност зависят от вида на трансформатора и класа на изолацията, използвани за трансформатора.
По-високи натоварвания могат да се поддържат за много кратко време, ако е за много дълго, може да повреди изолацията поради повишаване на температурата над предполагаемата максимална температура. Температурата в маслено охлаждания трансформатор се счита за максимална при неговите 95 * C, над които продължителността на живота на трансформатора намалява и това има вредни ефекти върху изолацията на проводника. Ето защо защитата от прегряване става от съществено значение.
Големите трансформатори имат устройства за откриване на температура на маслото или намотката, които измерват температурата на маслото или намотката, обикновено има два начина за измерване, единият се отнася за измерване на горещи точки, а вторият се измерва като измерване на горното масло, долното изображение показва типичен термометър с кутия за контрол на температурата от Рейнхаузен, използван за измерване на температурата на консервативен тип трансформатор с течна изолация.
Кутията има циферблат, който показва температурата на трансформатора (която е черната игла), а червената игла показва зададената точка на алармата. Ако черната игла надвиши червената, устройството ще активира аларма.
Ако погледнем надолу, можем да видим четири стрелки, през които можем да конфигурираме устройството да действа като аларма или изключване или те могат да бъдат използвани за стартиране или спиране на помпи или охлаждащи вентилатори.
Както можете да видите на снимката, термометърът е монтиран в горната част на резервоара на трансформатора над сърцевината и намотката, това е направено, защото най-високата температура ще бъде в центъра на резервоара поради сърцевината и намотките. Тази температура е известна като най- високата температура на маслото. Тази температура ни дава оценка на температурата на горещото място на сърцевината на трансформатора. Съвременните оптични кабели се използват в намотката с ниско напрежение за точно измерване на температурата на трансформатора. По този начин се прилага защитата от прегряване.
Защита от свръхток в трансформатора
Системата за защита от свръхток е една от най-ранните разработени системи за защита там, степенуваната система за свръхток е разработена, за да се предпази от свръхток. разпределителите на енергия използват този метод за откриване на неизправности с помощта на IDMT релетата. релетата имат:
- Обратна характеристика и
- Минимално време на работа.
Възможностите на релето IDMT са ограничени. Този тип релета трябва да бъдат настроени от 150% до 200% от максималния номинален ток, в противен случай релетата ще работят при условия на аварийно претоварване. Следователно тези релета осигуряват малка защита при неизправности в резервоара на трансформатора.
Диференциална защита на трансформатора
Процентно пристрастената диференциална защита на тока се използва за защита на силовите трансформатори и е една от най-често срещаните схеми за защита на трансформаторите, които осигуряват най-добрата цялостна защита. Тези видове защита се използват за трансформатори с мощност над 2 MVA.
Трансформаторът е свързан със звезда от едната страна, а триъгълникът е свързан от другата страна. CT на звездната страна са свързани с триъгълник, а тези от страната, свързана с триъгълника, са свързани със звезда. Неутралата на двата трансформатора е заземена.
Трансформаторът има две намотки, едната е работната намотка, а другата е ограничителната намотка. Както подсказва името, ограничителната намотка се използва за производство на ограничаваща сила, а работната намотка се използва за производство на действащата сила. Ограничителната намотка е свързана с вторичната намотка на токовите трансформатори, а работната намотка е свързана между точката на изравняване на потенциала на CT.
Работа на диференциална защита на трансформатора:
Обикновено работната намотка не носи ток, тъй като токът е съобразен от двете страни на силовите трансформатори, когато възникне вътрешна повреда в намотките, балансът се променя и работните намотки на диференциалното реле започват да произвеждат диференциален ток между двете страни на трансформатора. По този начин релето изключва прекъсвачите и защитава главния трансформатор.
Ограничена защита от земни неизправности
Много висок ток на повреда може да протече, когато възникне повреда в втулката на трансформатора. В този случай повредата трябва да бъде отстранена възможно най-скоро. Обхватът на определено защитно устройство трябва да бъде ограничен само до зоната на трансформатора, което означава, че ако възникне някаква земна повреда на различно място, релето, разпределено за тази зона, трябва да се задейства, а други релета трябва да останат същите. И така, затова релето е наречено Реле за ограничена земна защита.
На горната снимка защитното оборудване е от защитената страна на трансформатора. Да приемем, че това е основната страна и също така да приемем, че има повреда в земята на вторичната страна на трансформатора. Сега, ако има повреда от земната страна, поради земната повреда, там ще бъде компонент с нулева последователност, който ще циркулира само от вторичната страна. И това няма да бъде отразено в основната страна на трансформатора.
Това реле има три фази, ако възникне неизправност, те ще имат три компонента, компонентите на положителната последователност, компонентите на отрицателната последователност и компонентите на нулевата последователност. Тъй като положителните компоненти на пайети са изместени със 120 *, така че във всеки момент сумата от всички токове ще тече през защитното реле. Така че сумата от техните токове ще бъде равна на нула, тъй като те се изместват със 120 *. Подобен е случаят с компонентите на отрицателната последователност.
Сега нека приемем, че възниква състояние на повреда. Тази неизправност ще бъде открита от CT, тъй като тя има компонент с нулева последователност и токът започва да тече през защитното реле, когато това се случи, релето ще се изключи и ще защити трансформатора.
Реле Buchholz (откриване на газ)
Горната снимка показва реле на Бухолц. В релето Buchholtz е оборудвана с между главния трансформатор уреда и резервоара за квестора при възникване на повреда в трансформатора, той открива решен газ с помощта на поплавък.
Ако се вгледате внимателно, можете да видите стрелка, газът изтича от главния резервоар към резервоара за консерватор, обикновено в самия трансформатор не трябва да има газ. По-голямата част от газа се нарича разтворен газ и в зависимост от състоянието на повредата могат да се получат девет различни вида газове. В горната част на това реле има два клапана, които се използват за намаляване на натрупването на газ и също така се използва за изваждане на проба газ.
Когато възникне състояние на повреда, имаме искри между намотките или между намотките и сърцевината. Тези малки електрически разряди в намотките ще затоплят изолационното масло и маслото ще се разпадне, като по този начин произвежда газове, тежестта на повредата открива кои очила са създадени.
Голям енергиен разряд ще доведе до производство на ацетилен и както може би знаете, ацетиленът отнема много енергия, за да бъде произведен. И винаги трябва да помните, че всеки тип повреда ще произвежда газове, като анализираме количеството газ, можем да открием сериозността на повредата.
Как работи релето Buchholz (откриване на газ)?
Както можете да видите от изображението, имаме два поплавъка: горен поплавък и долен поплавък, също така имаме преградна плоча, която изтласква долния поплавък.
Когато възникне голяма електрическа неизправност, тя произвежда много газ, отколкото газът преминава през тръбата, която измества преградната плоча и която принуждава долния плаващ надолу, сега имаме комбинация, горният поплавък е нагоре и долният надолу и преградната плоча се е наклонила. Тази комбинация показва, че е възникнала масивна повреда. което изключва трансформатора и генерира аларма. Изображението по-долу показва точно това,
Но това не е единственият сценарий, при който това реле може да бъде полезно, представете си ситуация, в която вътре в трансформатора се случва незначително дъгообразуване, тези ковчеги произвеждат малко количество газ, този газ произвежда налягане вътре в релето и горният поплавък се спуска, измествайки маслото в него, сега релето генерира аларма в тази ситуация, горният поплавък е надолу, долният поплавък е непроменен и преградната плоча е непроменена, ако тази конфигурация бъде открита, можем да бъдем сигурни, че имаме бавно натрупване на газ. Изображението по-долу показва точно това,
Сега знаем, че имаме повреда и ще изпуснем част от газа с помощта на клапана над релето и ще анализираме газа, за да разберем точната причина за това натрупване на газ.
Това реле може също така да открие състояния, при които нивото на изолационното масло пада поради течове в шасито на трансформатора, при това състояние горният поплавък пада, долният поплавък пада и преградната плоча остава в същото положение. В това състояние получаваме различна аларма. Изображението по-долу показва работата.
С тези три метода релето на Бухолц открива неизправности.
Защита от пренапрежение
Трансформаторът е проектиран да работи при фиксирано ниво на потока, надвишаващо това ниво и сърцевината се насища, насищането на сърцевината причинява нагряване в сърцевината, което бързо следва през останалите части на трансформатора, което води до прегряване на компонентите, като по този начин над защитата от поток става необходима, тъй като защитава сърцевината на трансформатора. Ситуации с претоварване могат да възникнат поради пренапрежение или намаляване на системната честота.
За да се предпази трансформаторът от пренапрежение, се използва релето за пренапрежение. Релето за пренапрежение измерва съотношението напрежение / честота за изчисляване на плътността на потока в сърцевината. Бързото нарастване на напрежението поради преходни процеси в енергийната система може да доведе до преливане, но преходните процеси умират бързо, поради което моментното изключване на трансформатора е нежелателно.
Плътността на потока е пряко пропорционална на съотношението на напрежението към честотата (V / f) и уредът трябва да открие съотношението, ако стойността на това съотношение стане по-голяма от единица, това се прави от реле на базата на микроконтролер, което измерва напрежението и честотата в реално време, след това изчислява скоростта и я сравнява с предварително изчислените стойности. Релето е програмирано за обратно определено минимално време (характеристики на IDMT). Но настройката може да се извърши ръчно, ако това е изискване. По този начин целта ще бъде изпълнена, без да се компрометират защитите от претоварване. Сега виждаме колко е важно да се предотврати претоварването на трансформатора.
Надявам се, че статията ви е харесала и сте научили нещо полезно. Ако имате въпроси, оставете ги в раздела за коментари или използвайте форумите ни за други технически въпроси.