Amerikāņu stila kastveida transformatora šķīdiniekus aizsardzība

Amerikāņu stila transformatoru šķēršļu ievads
Amerikāņu stila transformatoros parasti izmanto sānu šķēršļus un rezervējuma aizsardzības šķēršļus savienojumā, lai nodrošinātu aizsardzību. Aizsardzības princips ir progresīvs un uzticams, un tā darbība ir vienkārša. Rezervējuma aizsardzības šķēršlis ir eļļas apmetts strāvas ierobežojošs šķēršlis, kas parasti ievietots transformatora kastē. Tas strādā tikai tad, kad notiek kļūda transformatora kastes iekšpusē, un tas tiek izmantots, lai aizsargātu augstsprieguma līniju. Sānu šķēršlis ir eļļas apmetts sānu šķēršlis, kas pārklājas, ja notiek īslaicīgas saites traucējums sekundārajā pusē, vai ja notiek pārmērīga slodze vai eļļas temperatūra ir pārāk augsta. Sānu šķēršlis ir galvenais priede, ko izmanto eļļas apmettajiem transformatoriem elektrosadales sistēmā pārmērīgas strāvas aizsardzībai.

Iekšējie šķēršļi var tikt sadalīti trīs veidos: strāvas veids, divparametru jūtīgs veids un divfaktora veids. Šķēršli var izņemt, lai to nomainītu, bez transformatora kastes apgādāšanas. Ja strāvas veida šķēršlis tiek savienots ar rezervējuma aizsardzības šķēršli, tās veido "divu šķēršļu aizsardzību". Strāvas veida šķēršlis tiek izmantots pārmērīgas slodzes aizsardzībai, un rezervējuma aizsardzības šķēršlis tiek izmantots, lai aizsargātu pret transformatora iekšējiem traucējumiem (piemēram, spēja vada īslaicīgiem saites traucējumiem, u.c.). Divparametru jūtīgais šķēršlis, ja tiek savienots ar rezervējuma aizsardzības šķēršli, arī veido "divu šķēršļu aizsardzību". Divparametru jūtīgais šķēršlis aizsargā pret traucējumiem vai pārmērīgām slodzēm transformatora zemas sprieguma pusē gan no strāvas, gan temperatūras aspekta.

Rezervējuma aizsardzības šķēršlis tiek izmantots, lai aizsargātu pret transformatora iekšējiem traucējumiem (piemēram, spēja vada īslaicīgiem saites traucējumiem, u.c.). Standarta ampersekundes līkne var precīzi sadarboties ar šķēršļiem un automātiskajiem izlādētājiem augstākajā un zemākajā līmenī. Divfaktora šķēršlis, ja tiek savienots ar rezervējuma aizsardzības šķēršli, veido "divu šķēršļu aizsardzību". Divfaktora šķēršlis aizsargā pret traucējumiem vai pārmērīgām slodzēm transformatora zemas sprieguma pusē no strāvas un temperatūras aspekta. Rezervējuma aizsardzības šķēršlis tiek izmantots, lai aizsargātu pret transformatora iekšējiem traucējumiem (piemēram, spēja vada īslaicīgiem saites traucējumiem, u.c.), un tā standarta ampersekundes līkne var precīzi sadarboties ar šķēršļiem un automātiskajiem izlādētājiem augstākajā un zemākajā līmenī.
Šķēršļu pamata struktūra
Šķēršļi atšķiras savā struktūrā atkarībā no to veiktajām funkcijām. Šajā rakstā īsumā aprakstīts COOPER (Kūpēra) uzņēmuma ASV McGraw Edison NX tipa strāvas ierobežojošais šķēršlis.

McGraw Edison NX tipa strāvas ierobežojošā šķēršļa struktūra ir atspoguļota 1. attēlā. Tā satur šķēršļa elementu ar dzelzsudraba šķēršļa juostu. Dzelzsudraba šķēršļa juosta ir uzvilka mika balstī (spider veida balstkomponent), un šis balsts var radīt jonizētu gāzi, kas palīdz atvērt tālu. Šķēršlis un silikāta smiltis ir ievietoti stikla fibru izolācijas rourā.

1 - Augstā tīrība silikāta smilša pieplūdnieks;2 - Mika balsts;3 - Solidā medibas kontaktpunkts;4 - Dubultā nomazgāšanas sistēma;5 - Identifikācijas etiķete;6 - Stikla fibru segums;7 - Dzelzsudraba šķēršļa juosta.

1. attēls. McGraw Edison NX tipa strāvas ierobežojošā šķēršļa pamatelementi.

Kā redzams 1. attēlā, McGraw Edison NX tipa strāvas ierobežojošais šķēršlis ( citas šķēršļu modeļi ir līdzīgi šim šķēršlim ) galvenokārt ietver:

•  Augstā tīrība silikāta smilša pieplūdnieku. Konkrētais daudzuma lielums, tīrība un blīvums nodrošina siltuma absorbciju un loki iznīcināšanas īpašības, kas ir būtiskas, lai šķēršlis saglabātu konsekventas iznīcināšanas īpašības un zemu enerģijas plūsmas līmeni.

•  Mika balstu. Šķēršļa darbības laikā mika balsts sniedz stabila apvijumu, neizraisojot gāzi un spiediena akumulāciju.

• Solidā medibas kontaktpunkts. Brāzmas sprādzene ir izvēlēta, lai nodrošinātu elektrisku vadības savienojumu garām no 0,25 līdz 10 collām.

• Dubultā nomazgāšanas sistēma. Nitrilgumijas guma gājenes un epoksidu kleju var nodrošināt šķēršļa nomazgāšanas integritāti.

• Stabils identifikācijas etiķetes. Tas ir viegli lietotājiem, lai iegūtu informāciju par spriegumu, strāvas parametriem, pasūtījuma numuriem un citiem datiem.

• Stikla fibru segums. Tas nodrošina šķēršlim lielu stiprumu un uzturēšanas integritāti, ļaujot šķēršlim izturēt aizsardzības diapazonu no minimālās šķēršļa strāvas līdz maksimāli iespējamam 50 kA jebkurā pārtraukuma procesā.

• Dzelzsudraba šķēršļa juosta. Tā var uzturēt stabilitāti strāvas plūsmas un termiskā spiediena apstākļos un nodrošina konsekventas šķēršļa īpašības. Lielas strāvas pārtraukuma laikā šķēršļa juosta efektīvi kontrolē un samazina loka sprieguma virsotnes līmeni. Pārtraukuma procesā šis komponents efektīvi kontrolē un ierobežo atļautās strāvas un enerģijas plūsmu.

Šķēršļa darbības īpašības un aizsardzības princips
Šķēršļa darbības process atkarīgs no tajā esošā šķēršļa elementa modelis. Visiem šķēršļiem, lielu traucējumu strāvas iznīcināšana ir vispārīgi vienāda. Strāvas plūsme iznīcinās šķēršļa elementu tā pilnā garumā, un izveidotais loks izraisīs šķēršļa elementa eksplodēšanu, vitrificējot silikāta smiltis un veidojot glāzerīgo kanālu, kas ierobežo loka attīstību. Šis glāzerīgais kanāls ierobežo loku, palielinot rezistences vērtību, samazinot strāvu un piespiežot to iepriekšēji sasniedzēt nulles vērtību.

Vietējā vai pilnā diapazona šķēršļa vidējās vai mazās strāvas iznīcināšanu jānovērš. Piemēram, McGraw Edison tipa strāvas ierobežojošajā šķēršlī, "M" punkts (tas ir, stagura drāta virsgrāmata) tiek novietots galvenā šķēršļa elementa centrā, lai samazinātu tā atlīdzināšanās temperatūru, kā redzams 2.(a) attēlā. Kad šķēršļa elements atlīdzinās "M" punktā, strāva tiek pārcelta uz palīgšķēršļa elementu. Vienāds tilpums ir savienots ar galveno šķēršļa elementu, atstājot 1/4 atstarpi no galvenā elementa viena gala. Sprieguma gradiens izplešas pa lokā "M" punktā un palīgšķēršļa elementa atstarpi, kā redzams 2.(b) attēlā. Tātad, ja galvenais šķēršļa elements turpinās loku, šis savienojums nepieciešami parādīsies trīs pozīcijās, paplašinot loka garumu trīs reizes un izmantojot šo teritoriju, lai izplatītu tālu enerģiju, kā redzams 2.(c) attēlā. Lokā sākuma posmā tiek savākta pietiekami daudz siltuma, lai sadalītu spīdera struktūru šajā teritorijā, un izblāzētā gāze no spīdera struktūras var salaidzināt ugunsakmens un samazināt loka garumu, līdz traucējuma punktam var tikt atsekojts.

2. attēls. McGraw Edison NX tipa strāvas ierobežojošā šķēršļa strāvas samazināšanas process

Strāvas ierobežojošo šķēršļu izvēle galvenokārt balstīta uz to nominālo sprieguma parametriem. Nosakot piemērotos parametrus, jāņem vērā vairāki faktori, tostarp elektrosistēmas tips, sistēmas maksimālais spriegums, transformatora apvijuma stāvoklis (ja šķēršlis tiek izmantots transformatora aizsardzībai), neitrālā vada nomazgāšanas stāvoklis un slodzes tips.

Parasti vienfazējs tālrunis var tikt aizsargāts ar strāvas ierobežojošu šķēršli, kura nominālie parametri pārsniedz vienfazējo nomazgāšanas spriegumu. Tomēr trimfazējam tālrunim šķēršlis jābūt ar piemērotiem fāžu starpniekiem. Konkrētos gadījumos, pieņemot, ka šķēršlim piemērotais pozitīvās sekvences pārtraukuma spriegums nepārsniedz maksimālo dizaina spriegumu, vienfazējie nomazgāšanas parametri var būt piemēroti trimfazējam sistēmai. Šādos apstākļos tiek pieņemts, ka divi savienotie strāvas ierobežojošie šķēršļi dalīsies piemērotā traucējuma stāvoklī. 1. tabula parāda ieteiktos strāvas ierobežojošo šķēršļu nominālos sprieguma parametrus un strāvas ierobežojošo šķēršļu pielietojuma parametrus.

Elektroiekārtu aizsardzībai, strāvas ierobežojošo šķēršļu pārtraukuma prasības jāsaskaņo ar tiem, ko šie šķēršļi aizsargā. Turklāt šķēršļu laika-strāvas līknes jāsaskaņo ar sistēmas aizsardzības ierīcēm, īpaši, ja iesaistīti rezervējuma šķēršļi un mazākas strāvas traucējumu iznīcināšana atkarīga no izmetuma šķēršļa.

1. tabula Ieteiktie strāvas ierobežojošo šķēršļu nominālie sprieguma parametri un strāvas ierobežojošo šķēršļu pielietojuma parametri

Līdzīgi parastiem šķēršļiem, strāvas ierobežojošie šķēršļi var arī pieredzēt enerģijas samazināšanos noteiktā apkārtējā temperatūrā. Dažādu pielietojumu scenāriju samazināšanas faktori ir atspoguļoti 3. attēlā.

3. attēls. Apkārtējās temperatūras samazināšanas faktori NX tipa strāvas ierobežojošo šķēršļu pielietojumam

Galvenais, izmantojot šķēršļu aizsardzību transformatoriem, šķēršlis jāatbilst šādiem prasībām:

• Nodrošināt īslaicīgu saites aizsardzību un pirmkārt atdalīt traucējuma transformatoru no sistēmas. Šķēršlis nedrīkst iznīcināties ieplūdes strāvas, aukstās slodzes uzsākšanas strāvas un īslaicīgās pārmērīgas strāvas laikā. Tas jāsaskaņo ar augstākā līmeņa ierīci (iznīcināsies pirms seksjonālā ierīces darbības).

• Novērst smagas pārmērīgas strāvas situācijas, kas var izraisīt transformatora pārsildīšanās vai mehānisko bojājumu. Jāņem vērā, ka, ja nepieciešams, ② punkts var tikt atlikts, jo šķēršļu aizsardzības primārā mērķis ir pārmērīgas slodzes aizsardzība, nevis īslaicīgas saites aizsardzība.

Sadaletransformatora ieplūdes strāvas / aukstās slodzes uzsākšanas strāvas laika-strāvas līkne tiek novērtēta, balstoties uz šādiem apstākļiem: 0,01 s laikā strāva ir 25 reizes pilna slodzes strāva; 0,1 s laikā strāva ir 12 reizes pilna slodzes strāva; 1 s laikā strāva ir 6 reizes pilna slodzes strāva; 10 s laikā strāva ir 3 reizes pilna slodzes strāva; un 100 s laikā strāva ir 2 reizes pilna slodzes strāva.

Lai nodrošinātu, ka šķēršlis, kas tiek izmantots sadaletransformatora aizsardzībai, neiznīcinātos ieplūdes strāvas vai aukstās slodzes uzsākšanas strāvas laikā, šķēršļa līkne jāatrod labajā pusei no ieplūdes strāvas / aukstās slodzes uzsākšanas strāvas līknes. Citiem vārdiem sakot, šķēršļa iznīcināšanas laiks jābūt ilgāks par šo strāvu ilgumu.

Transformatora bojājuma līkni var iegūt no ražotāja vai ANSIC57 standarta, un to var attēlot uz tās pašas līknes diagrammas. Kā minēts iepriekš, ja ir jādara koncesijas, transformatora bojājuma līknei jābūt prioritātei pār ieplūdes strāvas līkni.

4. attēls parāda 13,8 kV sprieguma līmeņa un 50 kV·A nominālā spēja vienfazējā transformatorā ieplūdes strāvas / aukstās slodzes uzsākšanas strāvas līkni. Transformatora pilna slodzes strāva ir 3,62 A. Attēlā ir pieņemta šķēršļa līkne. Faktiski ir divas šķēršļa līknes. Minimālā atlīdzināšanās līkne dod īsāko laiku, kad šķēršlis iznīcinās, un maksimālā iznīcināšanas līkne dod ilgāko laiku, kad šķēršlis iznīcinās traucējumu. Izmetuma šķēršļa maksimālais iznīcināšanas laiks nekad nedrīkst būt zemāks par 0,8 ciklu (t.i., 0,0133 s), tāpēc šī līkne ir horizontāli attēlota 0,0133 s.

4. attēls parāda sadaletransformatora ieplūdes strāvas / aukstās slodzes uzsākšanas strāvas laika-strāvas līkni. Jāņem vērā, ka šķēršļa līkne jānodrošina šķēršļu un augstākā līmeņa aizsardzības ierīces saskaņotība. Augstākā līmeņa ierīce var būt tālrunis seksjonālais ierīce, piemēram, šķēršlis vai atkārtošanās izlādētājs. Transformatora aizsardzības šķēršlis jāiznīcina pirms augstākā līmeņa šķēršļa iznīcināšanās vai pirms augstākā līmeņa atkārtošanās izlādētāja bloķēšanas.

Daži sadaletransformatori tiek uzskatīti par pilnīgi pašaizsargājošiem (CSP), t.i., tiem ir pārmērīgas strāvas un ieplūdes strāvas aizsardzības funkcijas.

Pašaizsargājošie transformatori parasti savos korpusos ir aprīkoti ar lielu strāvas ierobežojošu šķēršli un sekundāro izlādētāju, lai novērstu pārmērīgu slodzi. Parasti transformatorus aizsargā šķēršlis, kas pievienots primārajai pusē. Kastē transformatoru parasti ir šķēršlis, kas neatkarīgs no korpusa (nefiksēta priekšējā paneļa dizains), vai nu tas atrodas transformatora eļļā vai sauskā būšu cilindrā (fiksēta priekšējā paneļa dizains). Jebkurā gadījumā, jāpieņem atbilstošs dizains, lai vienkāršotu šķēršļu aizvietošanu vietā.

Šķēršļa attiecība ir attiecība starp šķēršļa minimālo iznīcināšanas strāvu un transformatora pilnas slodzes strāvu. Šī attiecība norāda pārmērīgas slodzes aizsardzības nozīmi, lai nodrošinātu ierīces nepārtrauktu darbību. Augsta šķēršļa attiecība ļauj vairāk transformatoru bojājumu, neiznīcinot ieplūdes strāvas vai pārmērīgas slodzes laikā; zema šķēršļa attiecība palielina šķēršļu iznīcināšanu, un dažas no tām var būt nepieciešamas, bet tā labāk aizsargā transformatoru no pārmērīgas slodzes. Tipiska šķēršļa attiecība ir no 2 līdz 4.

Pašaizsargājošā transformatorā iekšējā šķēršļa attiecība ir aptuveni 8, jo pašaizsargājošā transformatora sekundārajā pusē ir izlādētājs, kurš nav ietekmēts pārmērīgā slodzē.

Šķēršļu aizsardzības aizsardzības diapazons un saskaņotība

Izvēloties šķēršli kastē transformatora aizsardzībai, parasti šķēršļa iznīcināšanas ātrumu var aprēķināt, dalot transformatora pilnas slodzes strāvu ar šķēršļa minimālo iznīcināšanas strāvu. Augsta iznīcināšanas ātruma izmantošana var aizsargāt sistēmu no traucējuma transformatoriem, bet tā nodrošina tikai ierobežotu pārmērīgas slodzes aizsardzību; zems iznīcināšanas ātrums var nodrošināt maksimālu pārmērīgas slodzes aizsardzību, bet šķēršlis ir jūtīgs pret impulss strāvām un ieplūdes strāvām.

Turklāt jāņem vērā vispārējie faktori, tostarp nepārtraukta darbība, transformatora bojājumi, kas izraisīti pārmērīgā slodzē, šķēršļa un seksjonālā ierīces saskaņotība, un ieplūdes strāvas un aukstās slodzes uzsākšanas ietekme. Ja transformatora raksturlielumu līkne ir zināma, šķēršli var vienkā