Sistemi di Protezione per Trasformatori: Protezione a Gas, Sopraccorrente e Progettazione del Relè Differenziale
Per i guasti a corto circuito sui cavi di uscita del trasformatore, sulle presse e sui componenti interni, devono essere installati dispositivi di protezione appropriati e devono conformarsi alle seguenti disposizioni:
I trasformatori con una capacità di 10 MVA o superiore in funzione singola, e i trasformatori con una capacità di 6.3 MVA o superiore in funzione parallela, devono essere dotati di protezione differenziale pilota. I trasformatori importanti con una capacità di 6.3 MVA o inferiore in funzione singola possono essere dotati anche di protezione differenziale pilota.
I trasformatori al di sotto di 10 MVA possono essere dotati di protezione contro sovracorrente istantanea e protezione contro sovracorrente. Per i trasformatori da 2 MVA e superiori, se il fattore di sensibilità della protezione contro sovracorrente istantanea non soddisfa i requisiti, si consiglia la protezione differenziale pilota.
Per i trasformatori con una capacità di 0.4 MVA e superiore, tensione primaria di 10 kV o inferiore, e connessioni a stella-triangolo, può essere utilizzata la protezione contro sovracorrente a due fasi e tre relè.
Tutti i dispositivi di protezione specificati sopra devono agire per aprire gli interruttori su tutti i lati del trasformatore.
Durante l'operazione del trasformatore, i guasti interni a volte possono essere difficili da rilevare e gestire tempestivamente, potenzialmente portando a incidenti. L'installazione di protezioni a relè di gas può aiutare a prevenire tali incidenti fino a un certo punto.
Introduzione alla protezione a gas
La protezione a gas è una delle principali protezioni per i trasformatori e rientra nella protezione non elettrica. È divisa in protezione a gas leggero e protezione a gas pesante. I principi di funzionamento sono diversi: la protezione a gas leggero si attiva quando piccoli guasti interni causano la decomposizione dell'olio isolante generando gas a causa del riscaldamento. Il gas accumulato nella parte superiore del relè fa perdere galleggiabilità alla coppa aperta che affonda, azionando il contatto a reed e inviando un segnale di allarme. La protezione a gas pesante si attiva quando un grave guasto interno provoca un rapido espandersi dell'olio a causa del riscaldamento o dell'arco, generando un grande volume di gas e un flusso d'olio ad alta velocità verso il serbatoio. Questo flusso impatta lo sportello all'interno del relè, superando la resistenza della molla e muovendo il magnete per chiudere il contatto a reed, risultando in un comando di apertura. Di solito dovrebbe essere impostata in modalità di apertura. Oltre alla protezione a gas, le protezioni non elettriche per i grandi trasformatori a immersione in olio includono tipicamente la protezione contro il rilascio di pressione e la protezione contro cambiamenti improvvisi di pressione.
La principale differenza tra la protezione a gas leggero e quella a gas pesante risiede nei valori di regolazione del relè: la protezione a gas leggero emette solo un segnale di allarme senza apertura, mentre la protezione a gas pesante inizia direttamente un comando di apertura.
Il voltaggio zero sequenza è uguale alla somma vettoriale dei tre voltaggi di fase. Il metodo di calcolo per la corrente zero sequenza è simile.
Il principio della protezione a gas pesante si basa su un design a galleggiante e relè a reed. La camera d'olio del relè è collegata alla vasca del trasformatore. Quando un guasto genera gas, l'accumulo di gas abbassa il galleggiante a una certa posizione, chiudendo il contatto di primo livello per attivare un allarme a gas leggero. Man mano che il gas continua ad accumularsi, il galleggiante scende ulteriormente, attivando il contatto di secondo livello, chiudendo il circuito a gas pesante e aprendo l'interruttore.
Differenza nei principi di funzionamento tra la protezione a gas leggero e quella a gas pesante
I relè a gas leggero sono costituiti da una coppa aperta e contatti a reed, e operano per inviare un segnale. I relè a gas pesante sono costituiti da uno sportello, una molla e contatti a reed, e operano per aprire l'interruttore.
In condizioni normali di funzionamento, il relè è riempito d'olio, e la coppa aperta galleggia a causa della galleggiabilità, mantenendo i contatti a reed aperti. Quando si verifica un piccolo guasto interno, il gas che si alza lentamente entra nel relè, abbassando il livello d'olio. La coppa aperta ruota in senso antiorario intorno al suo perno, chiudendo il contatto a reed e inviando un segnale di allarme. Quando si verifica un grave guasto interno, viene rapidamente generato un grande volume di gas, causando un aumento repentino della pressione nella vasca e un flusso d'olio ad alta velocità verso il serbatoio. Questo flusso impatta lo sportello del relè, superando la resistenza della molla, spostando il magnete verso il contatto a reed, chiudendo il contatto e attivando un comando di apertura.
La caratteristica del relè si riferisce alla relazione tra le quantità di ingresso e quelle di uscita durante l'intero processo di funzionamento. Sia in funzione che in ritorno, il relè passa direttamente dalla sua posizione iniziale a quella finale senza fermarsi in alcuna posizione intermedia. Questa caratteristica "a salto" è nota come caratteristica del relè.
