Sistemas de protección de transformadores: Protección por gas sobrecorrente e diseña de relevos diferenciais

Para fallos de cortocircuito nos cabos de saída do transformador, nas embraiaduras e nos componentes internos, deben instalarse dispositivos protectores apropiados, e deben cumprir as seguintes disposicións:

• Os transformadores con capacidade de 10 MVA ou superior que operan individualmente, e os transformadores con capacidade de 6.3 MVA ou superior que operan en paralelo, deben estar equipados con protección diferencial pilotada. Os transformadores importantes con capacidade de 6.3 MVA ou inferior que operan individualmente tamén poden estar equipados con protección diferencial pilotada.

• Os transformadores por debaixo de 10 MVA poden estar equipados con protección contra sobrecorrente instantánea e protección contra sobrecorrente. Para transformadores de 2 MVA ou superiores, se o factor de sensibilidade da protección contra sobrecorrente instantánea non cumpre os requisitos, recoméndase a protección diferencial pilotada.

• Para transformadores con capacidade de 0.4 MVA ou superior, tensión primaria de 10 kV ou inferior, e conexión de bobinas delta-estrela, pódese usar a protección contra sobrecorrente de dúas fases e tres relés.

• Todos os dispositivos protectores especificados anteriormente deben actuar para desactivar os interruptores en todos os lados do transformador.

Durante a operación do transformador, as falhas internas ás veces poden ser difíciles de detectar e tratar de inmediato, o que pode levar a accidentes. A instalación da protección polo relé de gas pode axudar a prevenir tais incidentes nunha certa medida.

Introdución á Protección de Gas

A protección de gas é unha das principais protecciones para transformadores e pertence á protección non eléctrica. Divide-se en protección de gas leve e protección de gas pesado. Os principios de funcionamento son diferentes: a protección de gas leve actúa cando as falhas internas menores causan que o óleo de aislamento se decomponga e xene re gas debido ao calor. O gas acumulado na parte superior do relé fai que a copa aberta perca a flotabilidade e afunde, activando o contacto de relé para pechar e enviar un sinal de alarma. A protección de gas pesado actúa cando unha falha interna grave causa que o óleo se expanda rapidamente debido ao calor ou arco, xerando un gran volume de gas e un flujo rápido de óleo cara ao reservatorio. Este fluxo impacta no tabique interior do relé, superando a resistencia da molla e movendo o imán para pechar o contacto de relé, resultando nunha orde de desactivación. Debería estar normalmente configurada no modo de desactivación. Ademais da protección de gas, as protecções non eléctricas para grandes transformadores de óleo inclúen xeralmente a descarga de presión e a protección contra cambios súbitos de presión.

A principal diferenza entre a protección de gas leve e a protección de gas pesado está nos valores de configuración do relé: a protección de gas leve só emite un sinal de alarma sen desactivar, mentres que a protección de gas pesado inicia directamente unha orde de desactivación.

O voltaxe de secuencia cero é igual á suma vectorial dos voltaxes de tres fases. O método de cálculo para a corrente de secuencia cero é semellante.

O principio da protección de gas pesado basease nun deseño de flotador e relé de caniço. A cámara de óleo do relé está conectada ao tanque do transformador. Cando unha falha xera gas, a acumulación de gas baixa o flotador ata unha posición determinada, pechando o contacto de primeira etapa para activar unha alarma de gas leve. A medida que o gas continua acumulándose, o flotador desce máis, activando o contacto de segunda etapa, pechando o circuito de gas pesado e desactivando o interruptor.

Diferenza nos Principios de Funcionamento entre a Protección de Gas Leve e a Protección de Gas Pesado

Os relés de gas leve consisten nunha copa aberta e contactos de caniço, e actúan para enviar un sinal. Os relés de gas pesado consisten nun tabique, unha molla e contactos de caniço, e actúan para desactivar.

En condicións normais, o relé está cheo de óleo, e a copa aberta flota debido á flotabilidade, mantendo os contactos de caniço abertos. Cando ocorre unha falha interna menor, o gas que se eleva lentamente entra no relé, baixando o nivel de óleo. A copa aberta gira no sentido contrario ás agullas do reloxo arredor do seu pivote, pechando o contacto de caniço e emitindo un sinal de alarma. Cando ocorre unha falha interna grave, xerase un gran volume de gas rapidamente, causando un aumento súbito da presión do tanque e un flujo rápido de óleo cara ao reservatorio. Este fluxo impacta no tabique do relé, que supera a resistencia da molla, move o imán cara ao contacto de caniço, pechando o contacto e activando unha orde de desactivación.

A característica do relé refírese á relación entre as súas cantidades de entrada e saída durante todo o proceso de funcionamento. Seja operando ou retornando, o relé move directamente desde a súa posición inicial ata a final sen detenerse en ningunha posición intermedia. Esta característica de "cambio de paso" coñécese como a característica do relé.