Externa och interna fel i transformator

Det är nödvändigt att skydda transformer med hög kapacitet mot externa och interna elektriska fel.

Externa fel i strömförstärkare

Extern kortslutning av strömförstärkare

Kortslutningen kan uppstå i två eller tre faser av elektrisk energisystem. Nivån av felström är alltid tillräckligt hög. Det beror på den spänning som har kortslutits och på impedansen i kretsen fram till felet. Koppförlusten för felet försörjande transformer ökar plötsligt. Denna ökade koppförlust orsakar inre uppvärmning i transformer. Stora felströmmar ger också upphov till allvarliga mekaniska spänningar i transformer. De största mekaniska spänningarna uppstår under den första cykeln av symmetrisk felström.

Högspänningsstörning i strömförstärkare

Högspänningsstörningar i strömförstärkare är av två slag,

1. Transient Spänningssurge

2. Nätspänning Över Spänning

Transient Spänningssurge

Hög spänning och hög frekvens surge kan uppstå i energisystemet på grund av någon av följande orsaker,

• Båglättning om neutralpunkten är isolerad.

• Svikningsoperation av olika elektriska utrustningar.

• Atmosfärisk blixtimpuls.

Oavsett orsaken till spänningssurge, är det ändå en resande våg med hög och brant vågform samt hög frekvens. Denna våg reser sig i elektriska energisystemet, när den når strömförstärkaren, orsakar den brytning av isoleringen mellan vikter nära linjeterminalen, vilket kan skapa kortslutning mellan vikter.

Nätspänning Över Spänning

Det finns alltid en chans till systemets över spänning på grund av plötslig koppling av stor belastning. Trots att amplituden av denna spänning är högre än dess normala nivå, men frekvensen är densamma som den var i normalt tillstånd. Över spänning i systemet orsakar en ökning av stress på transformerns isolering. Som vi vet, spänning, ökad spänning orsakar proportionell ökning av arbetsflöde.
Detta orsakar, ökad järnförlust och proportionellt stort ökat magnetiseringsström. Det ökade flödet omdirigeras från transformerns kärna till andra stålkonstruktionselement i transformern. Kärnbultar som normalt bär lite flöde, kan utsättas för en stor komponent av flöde omdirigerat från mätt region av kärnan bredvid. Under sådana förhållanden kan bulten snabbt hettas upp och förstöra sin egen isolering samt vindningsisolering.

Effekt av låg frekvens i strömförstärkare

Eftersom, spänningsom antalet vikter i vindningen är fastställt.
Därför,
Från detta ekvation är det klart att om frekvensen minskar i ett system, ökar flödet i kärnan, effekterna är mer eller mindre lika med de av över spänning.

Interna fel i strömförstärkare

De principiella felen som uppstår inuti en strömförstärkare kategoriseras som,

1. Isoleringsbrott mellan vindning och jord

2. Isoleringsbrott mellan olika faser

3. Isoleringsbrott mellan angränsande vikter, dvs. inter – vikt fel

4. Transformer kärn fel

Interna jordfel i strömförstärkare

Interna jordfel i en stjärnkopplad vindning med neutralpunkt jordad genom en impedans

I detta fall är felet ström beroende av värdet av jordimpedansen och är också proportionellt till avståndet mellan felet punkt och neutralpunkt eftersom spänningen vid punkten beror på, antalet vindningsvikt mellan neutral och felet punkt. Om avståndet mellan felet punkt och neutralpunkt är större, är antalet vikter under detta avstånd också större, därför spänningen mellan neutralpunkt och felet punkt är hög vilket orsakar högre felström. Så, i få ord kan det sägas att, värdet av felström beroende av värdet av jordimpedansen liksom avståndet mellan felet punkt och neutralpunkt. Felströmmen beror också på läckage reaktans av delen av vindningen mellan felet punkt och neutral. Men jämfört med jordimpedansen, är det mycket lågt och det ignoreras uppenbarligen eftersom det kommer i serie med betydligt högre jordimpedans.

Interna jordfel i en stjärnkopplad vindning med neutralpunkt solidt jordad

I detta fall är jordimpedansen idealiskt noll. Felströmmen är beroende av läckage reaktans av delen av vindningen som ligger mellan felet punkt och neutralpunkt av transformer. Felströmmen är också beroende av avståndet mellan neutralpunkt och felet punkt i transformern. Som sagts i föregående fall beror spänningen mellan dessa två punkter på antalet vindningsvikt som ligger mellan felet punkt och neutralpunkt. Så i en stjärnkopplad vindning med neutralpunkt solidt jordad, beror felströmmen på två huvudsakliga faktorer, först läckage reaktans av vindningen som ligger mellan felet punkt och neutralpunkt och andra avståndet mellan felet punkt och neutralpunkt. Men läckage reaktans av vindningen varierar på ett komplext sätt med positionen av felet i vindningen. Det ses att reaktansen minskar mycket snabbt för felet punkt som närmar sig neutralen och därför är felströmmen högst för felet nära neutraländen. Så vid denna punkt, spänningen tillgänglig för felströmmen är låg och samtidigt reaktansen som motsätter sig felströmmen är också låg, därför är värdet av felströmmen tillräckligt högt. Återigen vid felet punkt borta från neutralpunkt, spänningen tillgänglig för felströmmen är hög men samtidigt reaktansen erbjuds av vindningsdelen mellan felet punkt och neutralpunkt är hög. Det kan noteras att felströmmen håller en mycket hög nivå genom hela vindningen. Med andra ord, felströmmen bibehåller en mycket hög magnitud oberoende av positionen av felet på vindningen.

Interna fas-till-fas fel i strömförstärkare

Fas-till-fas fel i transformern är sällsynta. Om ett sådant fel uppstår, kommer det att ge upphov till betydande ström för att aktivera omedelbar över strömsrelä på primär sidan såväl som differensrelä.

Inter Viktfel i Strömförstärkare

Strömförstärkare ansluten till elektriska extra högspänningsöverföringssystem, är mycket benägen att utsättas för hög magnitud, brant front och högfrekvens impuls spänning på grund av blixtsurge på överföringslinjen. Spänningsbelastningen mellan vindningsvikter blir så stor, att den inte kan hålla ut belastningen och orsakar isoleringsfel mellan inter – vikter på vissa punkter. Dessutom stressas LV-vindningen pga överförda surgespänning. Ett mycket stort antal strömförstärkars fel uppstår mellan vikter. Inter vikt fel kan också uppstå på grund av mekaniska krafter mellan vikter som orsakas av extern kortslutning.

Kärnfel i strömförstärkare

Om någon del av kärnlamineringsplåt är skadad, eller kärnlamineringsplåt är broddad av något ledande material som orsakar tillräckligt med virvelström