أنظمة حماية المحولات: حماية الغاز وحماية التيار الزائد وتصميم مفتاح الفرق

بالنسبة للأعطال القصيرة الدائرة في أسلاك خروج المحولات والأنابيب والمكونات الداخلية، يجب تثبيت أجهزة حماية مناسبة وفقًا للشروط التالية:

• يجب تجهيز المحولات ذات السعة 10 ميغا فولت أمبير أو أكثر التي تعمل بشكل منفرد، والمحولات ذات السعة 6.3 ميغا فولت أمبير أو أكثر التي تعمل بالتوازي، بحماية الفرق التوجيهي. يمكن أيضًا تجهيز المحولات المهمة ذات السعة 6.3 ميغا فولت أمبير أو أقل التي تعمل بشكل منفرد بحماية الفرق التوجيهي.

• يمكن تجهيز المحولات ذات السعة أقل من 10 ميغا فولت أمبير بحماية التيار الزائد الفوري وحماية التيار الزائد. بالنسبة للمحولات ذات السعة 2 ميغا فولت أمبير وما فوقها، إذا لم يتوافق معامل الحساسية لحماية التيار الزائد الفوري مع المتطلبات، فمن المستحسن استخدام حماية الفرق التوجيهي.

• بالنسبة للمحولات ذات السعة 0.4 ميغا فولت أمبير وما فوقها، والتي يكون الجهد الأولي فيها 10 كيلو فولت أو أقل، وتكون الربطات على شكل مثلث-نجمة، يمكن استخدام حماية التيار الزائد ثنائية المرحلة بثلاثة أجهزة قياس.

• يجب أن تعمل جميع أجهزة الحماية المحددة أعلاه على فصل المقاطع الكهربائية على جميع جوانب المحول.

خلال تشغيل المحول، قد تكون الأعطال الداخلية في بعض الأحيان صعبة الكشف عنها ومعالجتها بسرعة، مما قد يؤدي إلى حوادث. يمكن أن يساعد تركيب حماية الريلاي الغازي في منع مثل هذه الحوادث إلى حد ما.

مقدمة عن حماية الغاز

تعتبر حماية الغاز من الحمايات الرئيسية للمحولات وهي تنتمي إلى الحمايات غير الكهربائية. تقسم إلى حماية الغاز الخفيف وحماية الغاز الثقيل. تختلف مبادئ العمل: تعمل حماية الغاز الخفيف عند حدوث أعطال داخلية طفيفة تؤدي إلى تحلل زيت العزل وإنتاج غاز بسبب التسخين. يتراكم الغاز في الجزء العلوي من الريلاي مما يجعل الكأس المفتوح يفقد الطفو ويغرق، مما يؤدي إلى إغلاق جهينة الاتصال وإرسال إشارة إنذار. تعمل حماية الغاز الثقيل عند حدوث عطل داخلي خطير يؤدي إلى توسع سريع للزيت بسبب التسخين أو الشرارة، مما ينتج عنه كمية كبيرة من الغاز وتدفق زيت سريع نحو الخزان. يصطدم هذا التدفق بالدرع الداخلي للريلاي، مما يتجاوز مقاومة الربيع ويتحرك المغناطيس لإغلاق جهينة الاتصال، مما يؤدي إلى أمر فصل. ينبغي ضبطه عادةً في وضع الفصل. بالإضافة إلى حماية الغاز، تشمل الحمايات غير الكهربائية للمحولات الكبيرة المغمورة بالزيت عادةً حماية الإغاثة من الضغط وحماية التغير المفاجئ للضغط.

يعود الفرق الرئيسي بين حماية الغاز الخفيف وحماية الغاز الثقيل إلى قيم ضبط الريلاي: تقوم حماية الغاز الخفيف بإصدار إشارة إنذار فقط دون فصل، بينما تقوم حماية الغاز الثقيل مباشرة بتفعيل الأمر الفصل.

يساوي الجهد الصفر النسبي مجموع الأطوال المتجهة للجهد الثلاثي. طريقة حساب التيار الصفر النسبي مشابهة.

تستند مبدأ حماية الغاز الثقيل إلى تصميم عائم وجهاز ريلاي. يتم ربط غرفة الزيت في الريلاي بخزان المحول. عندما ينتج عن العطل غاز، تتراكم كمية الغاز وتقلل من مستوى العائم إلى موقع معين، مما يؤدي إلى إغلاق جهة الاتصال الأولى لإطلاق إنذار الغاز الخفيف. مع استمرار تراكم الغاز، ينزل العائم أكثر، مما ينشط جهة الاتصال الثانية، ويغلق دائرة الغاز الثقيل، ويفصل المقاطع الكهربائية.

الاختلاف في مبادئ العمل بين حماية الغاز الخفيف وحماية الغاز الثقيل

تتكون الريلايات الغازية الخفيفة من كأس مفتوح وجهينات اتصال، وتقوم بإرسال إشارة. تتكون الريلايات الغازية الثقيلة من درع وربيع وجهينات اتصال، وتقوم بتفعيل الأمر الفصل.

تحت ظروف التشغيل العادية، يتم ملء الريلاي بالزيت، ويطفو الكأس المفتوح بسبب الطفو، مما يحافظ على وجهينات الاتصال مفتوحة. عند حدوث عطل داخلي طفيف، يدخل الغاز الذي يرتفع ببطء إلى الريلاي، مما يقلل من مستوى الزيت. يدور الكأس المفتوح عكس اتجاه عقارب الساعة حول محوره، مما يؤدي إلى إغلاق وجهينات الاتصال وإرسال إشارة إنذار. عند حدوث عطل داخلي خطير، يتم إنتاج كمية كبيرة من الغاز بسرعة، مما يؤدي إلى زيادة مفاجئة في ضغط الخزان وتدفق زيت سريع نحو الخزان. يصطدم هذا التدفق بالدرع في الريلاي، والذي يتجاوز مقاومة الربيع، ويحرك المغناطيس نحو وجهينات الاتصال، ويغلق الاتصال، ويطلق أمر الفصل.

يشير خصائص الريلاي إلى العلاقة بين الكميات الداخلة والخارجة خلال عملية التشغيل بأكملها. سواء كان يعمل أو يعود، ينتقل الريلاي مباشرة من موقعه الأولي إلى موقعه النهائي دون التوقف في أي موقع وسيط. يُعرف هذا الخصائص "التغيير الخطوة" باسم خصائص الريلاي.