Transformerbeskyttelsessystemer: Gasbeskyttelse Overstrøm og Differensrelædesign

For kortsirkuitfejl på transformatorledninger, bushinger og interne komponenter, skal passende beskyttelsesenheder installeres, og de skal overholde følgende bestemmelser:

• Transformatorer med en kapacitet på 10 MVA eller mere, der opererer individuelt, og transformatorer med en kapacitet på 6,3 MVA eller mere, der opererer parallelt, skal udstyres med pilotdifferentialbeskyttelse. Vigtige transformatorer med en kapacitet på 6,3 MVA eller mindre, der opererer individuelt, kan også udstyres med pilotdifferentialbeskyttelse.

• Transformatorer under 10 MVA kan udstyres med øjeblikkelig strømoverskridelsesbeskyttelse og strømoverskridelsesbeskyttelse. For transformatorer på 2 MVA og mere, hvis følsomhedsfaktoren for øjeblikkelig strømoverskridelsesbeskyttelsen ikke opfylder kravene, anbefales pilotdifferentialbeskyttelse.

• For transformatorer med en kapacitet på 0,4 MVA og mere, primærvolt på 10 kV eller mindre, og delta-stjerne vindingsforbindelser, kan tofase tre-relæ strømoverskridelsesbeskyttelse anvendes.

• Alle ovennævnte beskyttelsesenheder skal virke til at afbryde brydere på alle sider af transformatorerne.

Under drift af transformatorer kan interne fejl nogle gange være svære at registrere og håndtere hurtigt, hvilket potentielt kan føre til ulykker. Installation af gasrelæbeskyttelse kan hjælpe med at forebygge sådanne hændelser i en vis grad.

Introduktion til gasbeskyttelse

Gasbeskyttelse er en af de vigtigste beskyttelser for transformatorer og hører under ikke-elektriske beskyttelser. Den er delt ind i let gasbeskyttelse og tung gasbeskyttelse. De opererer ud fra forskellige principper: Let gasbeskyttelse aktiveres, når mindre interne fejl fører til, at isoleringsoil opvarmes og genererer gas ved opvarmning. Det samlede gas i øverste del af relæet får den åbne kop til at miste flydedygtighed og synke, hvilket aktiverer reedkontakten til at lukke og sende et alarmsignal. Tung gasbeskyttelse aktiveres, når alvorlige interne fejl fører til, at oil hurtigt udvider sig ved opvarmning eller arcing, hvilket genererer en stor mængde gas og en højhastigheds olierestrøm mod oliebeholderen. Denne strøm påvirker skjoldet indeni relæet, overkommer fjedermodstand og bevæger magneten til at lukke reedkontakten, hvilket resulterer i en afbrydesignal. Den skal normalt være sat til afbrydemåde. Udover gasbeskyttelse inkluderer ikke-elektriske beskyttelser for store olie-dybde-transformatorer typisk trykluftslip og pludselig trykforskelbeskyttelse.

Det væsentligste forskel mellem let og tung gasbeskyttelse ligger i relæets indstilling: Let gasbeskyttelse sender kun et alarmsignal uden at afbryde, mens tung gasbeskyttelse direkte initierer en afbrydelse.

Nul-sekvensspændingen er lig med vektorsummen af de tre fases spændinger. Beregningsmetoden for nul-sekvensstrøm er lignende.

Princippet bag tung gasbeskyttelse er baseret på en design med flotter og reedrelæ. Relæets oliekammer er forbundet med transformatorens tank. Når en fejl genererer gas, nedbringer akkumulationen af gas flotten til en bestemt position, hvorved det første stade kontakt lukkes for at udløse et let gasalarm. Når gas fortsat akkumulerer, falder flotten yderligere, aktiverer det andet stade kontakt, lukker tung gas circuit, og afbryder kredsløbet.

Forskelle i driftsprincipper mellem let og tung gasbeskyttelse

Let gasrelæer består af en åben kop og reedkontakter, og de opererer for at sende et signal. Tung gasrelæer består af et skjold, en fjeder og reedkontakter, og de opererer for at afbryde.

Under normal drift er relæet fyldt med oil, og den åbne kop flyder pga. flydedygtighed, hvilket holder reedkontakterne åbne. Når en mindre intern fejl opstår, trænger langsomt stigende gas ind i relæet, hvilket nedbringer olieniveauet. Den åbne kop roterer mod uret om sin akse, lukker reedkontakten og udsender et alarmsignal. Når en alvorlig intern fejl opstår, genereres en stor mængde gas hurtigt, hvilket fører til en pludselig stigning i tanktrykket og en højhastigheds olierestrøm mod oliebeholderen. Denne strøm påvirker relæets skjold, som overkommer fjedermodstanden, bevæger magneten mod reedkontakten, lukker kontakten og udløser en afbrydelse.

Relæets relæegenskab refererer til forholdet mellem dets input- og outputmængder gennem hele driftsprocessen. Uanset om det handler om drift eller returnering, bevæger relæet sig direkte fra sin startposition til sin slutposition uden at stoppe i nogen midlertidig position. Denne "trinsvis ændring" egenskab kaldes relæegenskaben.