Külső és belső hibák a transzformátorban

Nagyon fontos, hogy a nagy kapacitású transzformátorokat megvédjük a külső és belső elektromos hibáktól.

Külső hibák a teljesítményátalakítókban

Teljesítményátalakító külső rövidzárlata

A rövidzárlat két vagy három fázisban is bekövetkezhet az elektromos energiaszerelvényben. A hiba áramának szintje mindig elég magas. Ez függ attól, hogy melyik feszültséget rövidzárták, valamint a hiba pontig terjedő áramkör impedanciájától. A hiba táplálásra szolgáló transzformátor rézvesztesége hirtelen nő. Ez a növekvő rézveszteség belső melegedést okoz a transzformátorban. A nagy hibaáram erős mechanikai nyomást gyarapít a transzformátorban. A legnagyobb mechanikai nyomás a szimmetrikus hibaáram első ciklusában jelentkezik.

Magas feszültségű zavar a teljesítményátalakítóban

A teljesítményátalakítóban fellépő magas feszültségű zavar két típusú lehet,

1. Átmeneti impulzusfeszültség

2. Huzamosan túlfeszültség

Átmeneti impulzusfeszültség

A magas feszültségű és frekvenciás impulzusfeszültség bármely következő oka miatt is felbukkanhat az energiaellátó rendszerben,

• Ilyenkor, ha a neutrális pont izolált.

• Különböző elektromos berendezések kapcsolása.

• Atmoszferes villámimpulzus.

Bármilyen okból is eredjen az impulzusfeszültség, végül egy utazó hullám, amely magas és meredek hullámformával, valamint magas frekvenciával rendelkezik. Ez a hullám az elektromos energiaszerelvény hálózatban halad, amikor elérte a teljesítményátalakítót, megszakítja a vonal terminálhoz közeli tekerők közötti izolációt, ami rövidzárat okozhat a tekerők között.

Huzamosan túlfeszültség

Mindig van esély a rendszertúlfeszültségre a nagy terhelés hirtelen történő leválasztása miatt. Bár ennek a feszültségnek a szintje magasabb, mint a normál szint, de a frekvencia ugyanolyan, mint a normál állapotban. A rendszer túlfeszültsége növeli a transzformátor izolációjának stresszét. Mivel tudjuk, hogy a feszültség növekedése arányosan növeli a munkafluxust.
Ez tehát arányosan növeli a vasveszteséget és a magnetizáló áramot. A fluxus a transzformátor magjából más acél szerkezeti részekre irányul. A mag-szivacsok, amelyek általában csak kevés fluxust visznek, nagy fluxus komponensnek vehetik körül a teljesen kitöltött régióból. Ilyen feltételek mellett a szivacs gyorsan melegedhet, sértheti a saját izolációját, valamint a tekerő izolációját is.

Alacsony frekvenciás hatás a teljesítményátalakítóban

Mivel a feszültség, mivel a tekerők száma rögzített.
Tehát,
Ebből az egyenletből világos, hogy ha a rendszer frekvenciája csökken, a magban lévő fluxus nő, a hatás hasonló a túlfeszültséghez.

Belső hibák a teljesítményátalakítóban

A teljesítményátalakító belső részén bekövetkező főbb hibák a következők:

1. Izoláció romlása a tekerő és a föld között

2. Izoláció romlása különböző fázisok között

3. Izoláció romlása a szomszédos tekerők között, azaz inter-turn hiba

4. Transzformátor mag hibája

Teljesítményátalakító belső földhibái

Földhibák csillagkapcsolású tekerővel, ahol a neutrális pont impedancián keresztül van földre kapcsolva

Ebben az esetben a hibaáram függ a földkapcsolási impedanciától, és arányos a hiba helyének távolságával a neutrális ponthoz képest, mivel a feszültség ezen a ponton a neutrális pont és a hiba pont közötti tekerők számától függ. Ha a hiba pont és a neutrális pont közötti távolság nagyobb, akkor a tekerők száma is több, így a neutrális pont és a hiba pont közötti feszültség magas, ami nagyobb hibaáramot okoz. Tehát, röviden, a hibaáram értéke függ a földkapcsolási impedanciától, valamint a hiba pont és a neutrális pont közötti távolságtól. A hibaáram továbbá függ a tekerő részén lévő lecsorduló reaktanciától a hiba pont és a neutrális pont között. De a földkapcsolási impedanciához képest ez nagyon alacsony, és természetesen figyelmen kívül hagyható, mivel sorba van kapcsolva a sokkal magasabb földkapcsolási impedanciával.

Földhibák csillagkapcsolású tekerővel, ahol a neutrális pont szilárdan van földre kapcsolva

Ebben az esetben a földkapcsolási impedancia ideálisan nulla. A hibaáram függ a tekerő részén lévő lecsorduló reaktanciától, amely a hiba pont és a neutrális pont között található a transzformátor esetében. A hibaáram továbbá függ a neutrális pont és a hiba pont közötti távolságtól a transzformátorban. Ahogy az előző esetben említettük, a két pont közötti feszültség a hiba pont és a neutrális pont közötti tekerők számától függ. Tehát a csillagkapcsolású tekerőben, ahol a neutrális pont szilárdan van földre kapcsolva, a hibaáram két fő tényezőtől függ: először is a hiba pont és a neutrális pont közötti tekerő részén lévő lecsorduló reaktanciától, másodszor a hiba pont és a neutrális pont közötti távolságtól. De a tekerő lecsorduló reaktanciája összetett módon változik a hiba helyzetétől függően a tekerőben. Megfigyelhető, hogy a reaktancia gyorsan csökken, ha a hiba pont közeledik a neutrális ponthoz, és így a hibaáram a legmagasabb, ha a hiba közel van a neutrális véghöz. Tehát ezen a ponton a hibaáramra elérhető feszültség alacsony, és ugyanakkor a reaktancia, amely a hibaáram ellenére működik, is alacsony, így a hibaáram értéke elég magas. Ismét, ha a hiba pont messze van a neutrális ponttól, a hibaáramra elérhető feszültség magas, de ugyanakkor a hiba pont és a neutrális pont közötti tekerő részén lévő reaktancia magas. Megfigyelhető, hogy a hibaáram a tekerő egész területén nagyon magas szinten marad. Más szavakkal, a hibaáram a tekerőn belüli hiba helyzetétől függetlenül nagyon magas szinten marad.

Teljesítményátalakító belső fázis-fázis hibái

A fázis-fázis hibák a transzformátorban ritkán fordulnak elő. Ha ilyen hiba történik, jelentős áramot indít, amely működteti azonnal a túlmenő áram relét a primér oldalon, valamint a differenciálrelét.

Teljesítményátalakító inter-turn hibái

A teljesítményátalakító, amely extra magas feszültségű átvitelire van csatlakoztatva, nagyon ki van téve a villámsúrlódás miatti magas