Зовнішні та внутрішні вади в трансформаторі

Дуже важливо захищати трансформатори високої потужності від зовнішніх та внутрішніх електричних вад.

Зовнішні вади у трансформаторах

Зовнішнє коротке замикання у трансформаторі

Коротке замикання може виникнути у двох або трьох фазах електроенергетичної системи. Рівень вадного струму завжди достатньо високий. Він залежить від напруги, яка була закоротана, та від імпедансу контуру до точки вади. Струмова втрата в трансформаторі, який питає ваду, різко зростає. Це збільшення струмової втрати призводить до внутрішнього нагрівання трансформатора. Великий вадний струм також створює суттєві механічні напруженості в трансформаторі. Максимальні механічні напруженості виникають під час першого циклу симетричного вадного струму.

Високонапігне завадження у трансформаторі

Високонапігне завадження у трансформаторі поділяються на два види,

1. Транзиторна високонапігна хвиля

2. Перевищення напруги промислової частоти

Транзиторна високонапігна хвиля

У системі може виникнути висока напруга та висока частота через будь-яку з наступних причин,

• Створення дугового землювання, якщо нейтральна точка ізольована.

• Операції зміни положення різних електричних обладнань.

• Атмосферні світовидні стриби.

Незалежно від причини виникнення високонапігної хвилі, це все ж хвиля, яка має високу та крутну форму та високу частоту. Ця хвиля поширюється в мережі електроенергетичної системи, і, коли вона досягає трансформатора, викликає розряд між обмотками, прилеглими до лінійного терміналу, що може створити коротке замикання між обмотками.

Перевищення напруги промислової частоти

Може завжди бути шанс перевищення напруги в системі через раптове відключення великої навантаженості. Хоча амплітуда цієї напруги вища, ніж її нормальний рівень, але частота залишається такою ж, як і в нормальному стані. Перевищення напруги в системі призводить до збільшення навантаженості на ізоляцію трансформатора. Як ми знаємо, напруга, збільшена напруга, призводить до пропорційного збільшення робочого потоку. Це, отже, призводить до збільшення залізних втрат та пропорційно великого збільшення намагнічуючого струму. Збільшений потік переходить з ядра трансформатора на інші сталеві конструктивні частини трансформатора. Болти ядра, які зазвичай несуть мало потоку, можуть бути піддані великій компоненті потоку, яка відхиляється від насиченої області ядра поруч. У таких умовах болт може швидко нагрітися та зруйнувати власну ізоляцію, а також ізоляцію обмотки.

Ефект нижчої частоти у трансформаторі

Оскільки, напруга, як число витків у обмотці, є фіксованим. Тому, якщо частота зменшується в системі, потік в ядрі збільшується, ефекти більш-менш схожі на те, що відбувається при перевищенні напруги.

Внутрішні вади у трансформаторі

Основні вади, які виникають всередині трансформатора, категоризовані як,

1. Розряд між обмоткою та землею

2. Розряд між різними фазами

3. Розряд між суміжними витками, тобто міжвитковий випадок

4. Вада ядра трансформатора

Внутрішні земельні вади у трансформаторі

Внутрішні земельні вади у зірчасто з'єднаній обмотці з нейтральною точкою, заземленою через імпеданс

У цьому випадку вадний струм залежить від значення заземлювального імпедансу та пропорційний відстані від точки вади до нейтральної точки, оскільки напруга в цій точці залежить від числа витків обмотки, що проходять між нейтральною точкою та точкою вади. Якщо відстань між точкою вади та нейтральною точкою більша, то число витків на цій відстані також більше, тому напруга між нейтральною точкою та точкою вади висока, що призводить до високого вадного струму. Отже, коротко кажучи, значення вадного струму залежить від значення заземлювального імпедансу, а також від відстані між точкою вади та нейтральною точкою. Вадний струм також залежить від реактивного опору частини обмотки між точкою вади та нейтральною точкою. Але, порівняно з заземлювальним імпедансом, він дуже малий і очевидно ігнорується, оскільки він входить в серію з набагато більшим заземлювальним імпедансом.

Внутрішні земельні вади у зірчасто з'єднаній обмотці з нейтральною точкою, заземленою через нульовий імпеданс

У цьому випадку, заземлювальний імпеданс ідеально дорівнює нулю. Вадний струм залежить від реактивного опору частини обмотки, що проходить між точкою вади та нейтральною точкою трансформатора. Вадний струм також залежить від відстані між нейтральною точкою та точкою вади в трансформаторі. Як сказано в попередньому випадку, напруга між цими двома точками залежить від числа витків обмотки, що проходять між точкою вади та нейтральною точкою. Отже, у зірчасто з'єднаній обмотці з нейтральною точкою, заземленою через нульовий імпеданс, вадний струм залежить від двох основних факторів: перший — реактивний опір обмотки, що проходить між точкою вади та нейтральною точкою, другий — відстань між точкою вади та нейтральною точкою. Але реактивний опір обмотки змінюється складним чином зі зміною позиції вади в обмотці. Видно, що опір швидко зменшується, коли точка вади наближається до нейтральної, і, отже, вадний струм найвищий для вади, близької до нейтральної кінцевої точки. Отже, в цій точці, напруга, доступна для вадного струму, низька, а одночасно опір, що протистоїть вадному струму, також низький, тому значення вадного струму достатньо високе. Знову ж, при точці вади, віддаленій від нейтральної точки, напруга, доступна для вадного струму, висока, але одночасно опір, що надається частиною обмотки між точкою вади та нейтральною точкою, високий. Можна помітити, що вадний струм зберігає дуже високий рівень на всьому протязі обмотки. Іншими словами, вадний струм зберігає дуже високу величину незалежно від позиції вади на обмотці.

Внутрішні фазові вади у трансформаторі

Фазові вади в трансформаторі є рідкісними. Якщо така вада виникає, вона спричинить значний струм, щоб запустити моментальний перевищувач струму на первинній стороні, а також диференційний реле.

Міжвиткові вади у трансформаторі

Трансформатор, з'