Sistemes de protecció de transformadors: Protecció de gas IEE-Business sobrecorrent i disseny de relé diferencial

En el cas de faltes de curtcircuït en els cabos de sortida del transformador, les esporres i els components interns, s'han d'instal·lar dispositius de protecció adequats, i han de complir les següents disposicions:

• Els transformadors amb una capacitat de 10 MVA o més que funcionin individualment, i els transformadors amb una capacitat de 6,3 MVA o més que funcionin en paral·lel, hauran d'estar equipats amb protecció diferencial pilot. Els transformadors importants amb una capacitat de 6,3 MVA o menys que funcionin individualment també poden estar equipats amb protecció diferencial pilot.

• Els transformadors inferiors a 10 MVA poden estar equipats amb protecció instantània de sobrecorrent i protecció de sobrecorrent. Per als transformadors de 2 MVA i més, si el factor de sensibilitat de la protecció instantània de sobrecorrent no compleix els requisits, es recomana la protecció diferencial pilot.

• Per als transformadors amb una capacitat de 0,4 MVA i més, tensió primària de 10 kV o menys, i connexions de bobines delta-estel, es pot utilitzar la protecció de sobrecorrent de dos fases amb tres relés.

• Tots els dispositius de protecció especificats anteriorment han de funcionar per trencar els interruptors de tots els costats del transformador.

Durant l'operació del transformador, les faltes internes poden ser sovint difícils de detectar i tractar ràpidament, cosa que pot conduir a accidents. L'instal·lació de protecció per relé de gas pot ajudar a prevenir aquests incidents fins a un cert punt.

Introducció a la Protecció de Gas

La protecció de gas és una de les principals proteccions dels transformadors i pertany a la protecció no elèctrica. Es divideix en protecció de gas lleugera i protecció de gas forta. Els principis de funcionament difereixen: la protecció de gas lleugera funciona quan faltes internes menors fan que l'oli d'aislament es descompongui i generi gas degut al calentament. El gas acumulat a la part superior del relé fa que el got perdgui la seva flotabilitat i s'enfonsi, activant el contacte de reed i enviando una senyal d'alarma. La protecció de gas forta funciona quan una falla interna greu fa que l'oli es dilati ràpidament degut al calentament o a l'arc, generant una gran quantitat de gas i un flux d'oli de alta velocitat cap al depòsit d'oli. Aquest flux impacta la defensa interior del relé, superant la resistència de la molla i moguent el magnet per tancar el contacte de reed, resultant en una ordre de tall. Normalment hauria de configurar-se en mode de tall. A més de la protecció de gas, les proteccions no elèctriques per a grans transformadors d'oli inclouen típicament la protecció de alliberament de pressió i la protecció de canvi brusc de pressió.

La principal diferència entre la protecció de gas lleugera i la protecció de gas forta està en els valors de configuració del relé: la protecció de gas lleugera només emet una senyal d'alarma sense tall, mentre que la protecció de gas forta inicia directament un tall.

El voltatge de seqüència zero és igual a la suma vectorial dels voltatges de les tres fases. El mètode de càlcul per a la corrent de seqüència zero és similar.

El principi de la protecció de gas forta es basa en un disseny de flotador i relé de reed. La cambra d'oli del relé està connectada al dipòsit del transformador. Quan una falla genera gas, l'acumulació de gas baixa el flotador a una determinada posició, tancant el contacte de primer nivell per disparar l'alarma de gas lleuger. Com el gas continua acumulant-se, el flotador descendeix més, activant el contacte de segon nivell, tancant el circuit de gas fort i trencant l'interruptor.

Diferència en els Principis de Funcionament entre la Protecció de Gas Lleugera i la Protecció de Gas Forta

Els relés de gas lleugers consisteixen en una tassa oberta i contactes de reed, i funcionen per enviar una senyal. Els relés de gas forts consisteixen en una defensa, una molla i contactes de reed, i funcionen per tallar.

En condicions normals, el relé està ple d'oli, i la tassa oberta flota degut a la flotabilitat, mantenint els contactes de reed oberts. Quan ocorre una falla interna menor, el gas que s'eleva lentament entra al relé, abaixant el nivell d'oli. La tassa oberta gira en contra de les agulles del rellotge al voltant del seu pivot, tancant el contacte de reed i emetent una senyal d'alarma. Quan ocorre una falla interna greu, es genera ràpidament una gran quantitat de gas, causant un augment súbit de la pressió del dipòsit i un flux d'oli de alta velocitat cap al dipòsit d'oli. Aquest flux impacta la defensa del relé, superant la resistència de la molla, movint el magnet cap al contacte de reed, tancant el contacte i iniciant un tall.

La característica del relé fa referència a la relació entre les seves quantitats d'entrada i sortida a lo llarg de tot el procés de funcionament. Tant en operació com en retorn, el relé es mou directament de la seva posició inicial a la final sense aturar-se en cap posició intermèdia. Aquesta característica de "canvi en esglaó" es coneix com a característica del relé.