Eksterne og interne fejl i transformatorer
Det er afgørende at beskytte højkapacitets transformatorer mod eksterne og interne elektriske fejl.
Eksterne fejl i strømtransformatorer
Ekstern kortslutning i strømtransformatorer
Kortslutningen kan opstå i to eller tre faser af elektriske strømsystemer. Niveauet af fejlstrøm er altid højt nok. Det afhænger af den spænding, der er kortsluttet, og af kredsløbsimpedancen op til fejlpunktet. Kupfertabet for den fejlforesluttende transformator øges abrupt. Dette øgede kupfertab forårsager intern opvarmning i transformatoren. En stor fejlstrøm producerer også alvorlige mekaniske spændinger i transformatoren. De maksimale mekaniske spændinger optræder under den første cyklus af symmetrisk fejlstrøm.
Højspændingsforstyrrelser i strømtransformatorer
Højspændingsforstyrrelser i strømtransformatorer er af to typer,
Overgangsbelastningsspænding
Netfrekvensoverbelastning
Overgangsbelastningsspænding
Højspænding og højfrekvent overgangsmasse kan opstå i strømsystemet på grund af nogen af følgende årsager,
Bue jord, hvis neutralpunkt er isoleret.
Skiftning af forskellige elektriske udstyr.
Atmosfæriske lynimpulser.
Uanset årsagen til overgangsmassen, er det alligevel en rejsende bølge med høj og stejl form og også høj frekvens. Denne bølge bevæger sig i elektriske strømsystemer netværket, når den når frem til strømtransformatorerne, forårsager den nedbrydning af isoleringen mellem omgange tæt ved linjeudgang, hvilket kan skabe kortslutning mellem omgange.
Netfrekvensoverbelastning
Der kan altid være en chance for systemoverbelastning på grund af pludselig afkobling af stor belastning. Selvom amplituden af denne spænding er højere end dens normale niveau, men frekvensen er den samme som under normale forhold. Overbelastning i systemet forårsager en stigning i stress på transformatorens isolering. Som vi ved, spænding
, øget spænding forårsager proportionalt øget arbejdsgang.
Dette forårsager derfor, øget i jernafgift og proportionalt større øgelse i magnetiseringsstrøm. Den øgede gang bliver ledet fra transformatorens kerne til andre stålkonstruktionselementer i transformatoren. Kernebolte, der normalt bærer lidt gang, kan blive udsat for en stor del af gang, der bliver ledet fra den mættede region af kernen ved siden af. Under sådanne forhold kan bolten hurtigt opvarmes og ødelægge både sin egen isolering og vindingsisolering.
Effekt af lav frekvens i strømtransformatorer
Da, spændingda antallet af omgange i vindingen er fastlagt.
Derfor,
Fra denne ligning er det klart, at hvis frekvensen falder i et system, øges gangen i kernen, effekterne er mere eller mindre de samme som ved overbelastning.
Interne fejl i strømtransformatorer
De principielle fejl, der opstår indeni en strømtransformator, er kategoriseret som,
Isoleringsnedbrydning mellem vindingen og jorden
Isoleringsnedbrydning mellem forskellige faser
Isoleringsnedbrydning mellem nabogående omgange, dvs. inter-turn fejl
Transformatorkernefejl
Interne jordfejl i strømtransformatorer
Interne jordfejl i en stjernekoblet vindingsneutralpunkt jordet gennem en impedans
I dette tilfælde afhænger fejlstrømmen af værdien af jordimpedancen og er også proportional med afstanden mellem fejlpunktet og neutralpunktet, da spændingen på punktet afhænger af, antallet af vindingsomgange, der kommer imellem neutral og fejlpunkt. Hvis afstanden mellem fejlpunktet og neutralpunktet er større, er antallet af omgange under denne afstand også større, hvilket forårsager en højere spænding mellem neutralpunktet og fejlpunktet, hvilket forårsager en højere fejlstrøm. Så, med få ord kan det siges, at værdien af fejlstrømmen afhænger af værdien af jordimpedancen samt afstanden mellem fejlpunktet og neutralpunktet. Fejlstrømmen afhænger også af leakage reactance for den del af vindingen, der ligger imellem fejlpunktet og neutral. Men sammenlignet med jordimpedancen er det meget lavt og det ignoreres selvfølgelig, da det kommer i serie med forholdsvis meget højere jordimpedancen.
Interne jordfejl i en stjernekoblet vindingsneutralpunkt solidt jordet
I dette tilfælde er jordimpedancen ideelt nul. Fejlstrømmen afhænger af leakage reactance for den del af vindingen, der ligger imellem fejlpunktet og neutralpunktet af transformator. Fejlstrømmen afhænger også af afstanden mellem neutralpunktet og fejlpunktet i transformator. Som sagt i det foregående tilfælde, afhænger spændingen mellem disse to punkter af antallet af vindingsomgange, der ligger imellem fejlpunktet og neutralpunktet. Så i stjernekoblet vindingsneutralpunkt, der er solidt jordet, afhænger fejlstrømmen af to hovedfaktorer, først leakage reactance for vindingen, der ligger imellem fejlpunktet og neutralpunktet, og anden af afstanden mellem fejlpunktet og neutralpunktet. Men leakage reactance for vindingen varierer på kompleks vis med positionen af fejlen i vindingen. Det ses, at reactancen falder meget hurtigt for fejlpunkter, der nærmer sig neutralpunktet, og dermed er fejlstrømmen højeste for fejl nær neutralpunktet. Så på dette punkt, er spændingen til rådighed for fejlstrømmen lav, og samtidig er reactancen, der modarbejder fejlstrømmen, også lav, hvorved værdien af fejlstrømmen er høj nok. Igen for fejlpunkter, der er langt fra neutralpunktet, er spændingen til rådighed for fejlstrømmen høj, men samtidig er reactancen, der ydes af vindingsdelen mellem fejlpunktet og neutralpunktet, høj. Det kan bemærkes, at fejlstrømmen holder en meget høj niveau gennem hele vindingen. Med andre ord, beholder fejlstrømmen en meget høj størrelse uanset positionen af fejlen på vindingen.
Interne fase til fase fejl i strømtransformatorer
Fase til fase fejl i transformatorer er sjældne. Hvis sådan en fejl opstår, vil det give anledning til betydelig strøm for at aktivere øjeblikkelig overstrøm relæ på primær side samt differentierende relæ.
Inter Turns Fejl i Strømtransformatorer
Strømtransformatorer forbundet med ekstra højkraft transmissionssystem, er meget sandsynligt at udsættes for høj magnitude, stejlfremmede og højfrekvent impuls spænding på grund af lynoverslag på transmissionslinjen. Spændingsstressene mellem vindingsomgange bliver så store, at de ikke kan holde ud over stresset og forårsager isoleringsnedbrydning mellem inter – turns i nogle punkter. Også LV vindings er stresset pga. overført overslagspænding. Et meget stort antal strømtransformatorfejl opstår fra fejl mellem omgange. Inter turn fejl kan også opstå pga. mekaniske kræfter mellem omgange, der opstår ved ekstern kortslutning.
