Transformatorbeschermingssystemen: Gasbescherming Overstroom en Differentiële Relaisontwerp

Voor kortsluitfouten op transformatorleidingen, bushings en interne componenten moeten geschikte beschermingsapparaten geïnstalleerd worden en moeten voldoen aan de volgende voorschriften:

• Transformators met een capaciteit van 10 MVA of meer die individueel werken, en transformators met een capaciteit van 6,3 MVA of meer die parallel werken, moeten uitgerust zijn met pilot differentieelbeveiliging. Belangrijke transformators met een capaciteit van 6,3 MVA of minder die individueel werken, kunnen ook uitgerust zijn met pilot differentieelbeveiliging.

• Transformators onder 10 MVA kunnen uitgerust zijn met snelle overstroombeveiliging en overstroombeveiliging. Voor transformators van 2 MVA en hoger wordt, indien de sensitiviteitsfactor van de snelle overstroombeveiliging niet voldoet, pilot differentieelbeveiliging aanbevolen.

• Voor transformators met een capaciteit van 0,4 MVA en hoger, een primaire spanning van 10 kV of lager en delta-ster windingverbindingen, kan tweefase drierelei overstroombeveiliging gebruikt worden.

• Alle hierboven genoemde beschermingsapparaten moeten werken om circuitbrekers aan alle zijden van de transformator te laten uitschakelen.

Tijdens het werken van de transformator kunnen interne fouten soms moeilijk te detecteren en snel af te handelen zijn, wat potentiële ongevallen kan veroorzaken. De installatie van gasrelaisbeveiliging kan zulke incidenten tot op zekere hoogte helpen voorkomen.

Inleiding tot Gasbeveiliging

Gasbeveiliging is een van de belangrijkste beveiligingen voor transformators en behoort tot niet-elektrische beveiliging. Het is verdeeld in lichte gasbeveiliging en zware gasbeveiliging. De werkingsprincipes verschillen: Lichte gasbeveiliging werkt wanneer kleine interne fouten leiden tot de decompositie van isolatieolie door verhitting en gas genereren. Het gas dat zich bovenin het relais verzamelt, doet de open cup zijn drijfvermogen verliezen en zinken, waardoor het reedcontact sluit en een alarm signaal stuurt. Zware gasbeveiliging werkt wanneer een ernstige interne fout de olie door verhitting of bogen snel doet uitzetten, waardoor een grote hoeveelheid gas en een snelle olie stroom naar de olie-reservoir ontstaat. Deze stroom raakt de schot binnenin het relais, overwint de veerverzet en beweegt de magneet om het reedcontact te sluiten, resulterend in een uitschakelcommando. Het zou normaal gesproken ingesteld moeten zijn op uitschakelmodus. Naast gasbeveiliging omvat de niet-elektrische beveiliging voor grote oliegedrenkte transformators meestal ook drukaflastings- en plotselinge drukveranderingsbeveiliging.

Het belangrijkste verschil tussen lichte en zware gasbeveiliging ligt in de instelwaarden van het relais: lichte gasbeveiliging geeft alleen een alarmsignaal zonder uitschakeling, terwijl zware gasbeveiliging direct een uitschakelopdracht initieert.

De nulsequentievoltage is gelijk aan de vectoriële som van de driefase voltage. De berekening van de nulsequentiestroom is vergelijkbaar.

Het principe van zware gasbeveiliging is gebaseerd op een drijver en reedrelaisontwerp. De oliekamer van het relais is verbonden met de transformatorbak. Wanneer een fout gas genereert, daalt de drijver tot een bepaalde positie, waardoor het eerste contact sluit en een licht gasalarm activeert. Als er meer gas blijft accumuleren, daalt de drijver verder, activeert het tweede contact, sluit de zware gascircuits en schakelt de circuitbreker uit.

Verschil in Werkingsprincipes tussen Lichte en Zware Gasbeveiliging

Lichte gasrelais bestaan uit een open cup en reedcontacten, en werken om een signaal te versturen. Zware gasrelais bestaan uit een schot, veer en reedcontacten, en werken om uit te schakelen.

Bij normale bedrijfsomstandigheden is het relais gevuld met olie, en de open cup drijft door drijfvermogen, houdt de reedcontacten open. Bij een kleine interne fout komt langzaam stijgend gas het relais binnen, waardoor het olieniveau daalt. De open cup roteert tegen de klok in rond zijn draaipunt, sluit het reedcontact en zendt een alarmsignaal. Bij een ernstige interne fout wordt een grote hoeveelheid gas snel geproduceerd, waardoor de bakdruk plotseling toeneemt en een snelle olie stroom naar het olie-reservoir ontstaat. Deze stroom raakt het schot binnenin het relais, overwint de veerverzet, beweegt de magneet naar het reedcontact, sluit het contact en activeert een uitschakelopdracht.

De relaiskarakteristiek verwijst naar het verband tussen de ingangs- en uitgangsgrootheden gedurende het hele werkingproces. Of het nu gaat om werken of terugkeren, het relais beweegt rechtstreeks van zijn beginpositie naar zijn eindpositie zonder stil te staan bij enige tussenpositie. Deze "trapverandering" karakteristiek wordt de relaiskarakteristiek genoemd.