Systémy ochrany transformátorů: Plynová ochrana přetoková ochrana a návrh diferenciálního relé

Pro krátké spoje na vývody transformátoru, izolační trubky a vnitřní komponenty by měly být nainstalovány vhodné ochranné zařízení a musí splňovat následující požadavky:

• Transformátory s kapacitou 10 MVA a více pracující samostatně a transformátory s kapacitou 6,3 MVA a více pracující paralelně by měly být vybaveny pilotní diferenciální ochranou. Důležité transformátory s kapacitou 6,3 MVA a méně pracující samostatně mohou být také vybaveny pilotní diferenciální ochranou.

• Transformátory s kapacitou menší než 10 MVA mohou být vybaveny okamžitou přetokovou ochranou a přetokovou ochranou. Pro transformátory o kapacitě 2 MVA a více, pokud citlivostní faktor okamžité přetokové ochrany nesplňuje požadavky, je doporučeno použít pilotní diferenciální ochranu.

• Pro transformátory s kapacitou 0,4 MVA a více, s primárním napětím 10 kV a nižším a s vedením delta-hvězda, může být použita dvoufázová třírelé přetoková ochrana.

• Všechna uvedená ochranná zařízení by měla působit na vypnutí vypínačů na všech stranách transformátoru.

Během provozu transformátoru mohou vnitřní poruchy někdy být obtížné k detekci a rychlému zvládnutí, což může vést k nehodám. Instalace ochrany plynným relé může do určité míry pomoci zabránit takovým incidentům.

Úvod do ochrany plynným relé

Ochrana plynným relé je jednou z hlavních ochran transformátorů a patří mezi neelektrické ochrany. Rozděluje se na lehkou ochranu plynným relé a těžkou ochranu plynným relé. Principy fungování jsou odlišné: Lehká ochrana plynným relé funguje, když drobné vnitřní poruchy způsobí rozklad izolačního oleje a vznik plynu v důsledku ohřevu. Akumulovaný plyn v horní části relé způsobí, že otevřená šálka ztratí vznášivost a potopí se, čímž aktivuje reedový kontakt a odešle alarmní signál. Těžká ochrana plynným relé funguje, když vážná vnitřní porucha způsobí rychlý rozvoj oleje v důsledku ohřevu nebo oblouku, což vede k vytvoření velkého objemu plynu a rychlého toku oleje směrem k nádrži. Tento tok zasáhne klapku uvnitř relé, překoná odpor pružiny a posuneme magnet, který uzavře reedový kontakt, což vede k vydání příkazu k vypnutí. Obvykle by mělo být nastaveno na režim vypnutí. Kromě ochrany plynným relé zahrnují neelektrické ochrany velkých olejových transformátorů obvykle i ochranu proti uvolnění tlaku a ochranu před náhlou změnou tlaku.

Hlavní rozdíl mezi lehkou a těžkou ochranou plynným relé spočívá v nastavení relé: lehká ochrana plynným relé vydává pouze alarmní signál bez vypnutí, zatímco těžká ochrana plynným relé přímo iniciovala vypnutí.

Nulové sekvence napětí se rovná vektorové součtu fázových napětí. Metoda výpočtu nulové sekvence proudů je podobná.

Princip těžké ochrany plynným relé je založen na návrhu s plavidlem a reedovým relé. Olejová komora relé je spojena s nádrží transformátoru. Když porucha vygeneruje plyn, akumulace plynu sníží plavidlo do určité polohy, čímž uzavře první stupeň kontaktu a aktivuje lehkou ochranu plynným relé. Jak se plyn nadále akumuluje, plavidlo klesne dále, aktivuje druhý stupeň kontaktu, uzavře obvod těžké ochrany plynným relé a vypne vypínač.

Rozdíl v principu fungování mezi lehkou a těžkou ochranou plynným relé

Lehká ochrana plynným relé se skládá z otevřené šálky a reedových kontaktů a funguje k odeslání signálu. Těžká ochrana plynným relé se skládá z klapky, pružiny a reedových kontaktů a funguje k vypnutí.

Během normálního provozu je relé plné oleje a otevřená šálka plave díky vznášivosti, což udržuje reedové kontakty otevřené. Když dojde ke drobné vnitřní poruše, pomalu stoupající plyn vstoupí do relé, sníží hladinu oleje. Otevřená šálka se otáčí proti směru hodinových ručiček kolem své osy, uzavře reedový kontakt a vydá alarmní signál. Když dojde k vážné vnitřní poruše, je rychle vygenerován velký objem plynu, což způsobí náhlý nárůst tlaku v nádrži a rychlý tok oleje směrem k nádrži. Tento tok zasáhne klapku relé, která překoná odpor pružiny, posune magnet k reedovému kontaktu, uzavře kontakt a spustí vypnutí.

Relé charakteristika relé označuje vztah mezi jeho vstupními a výstupními hodnotami po celou dobu provozu. Ať už funguje nebo se vrací, relé se pohybuje přímo ze své počáteční do konečné pozice, aniž by se zastavilo v žádné mezipozici. Tato "skoková" charakteristika se nazývá relé charakteristika.