Трансформаторна защита и дефект на трансформатора

Има различни видове трансформатори, като двувиткови или тривиткови електрически трансформатори, автотрансформатори, регулационни трансформатори, заземящи трансформатори, ректификационни трансформатори и др. Различните трансформатори изискват различни схеми за защита на трансформаторите в зависимост от техния приоритет, виткови връзки, методи на заземяване и режим на работа и др.
Обикновено се предоставя защита чрез реле Бухолц за всички трансформатори с мощност над 0,5 МВА. За всички малки разпределителни трансформатори се използват само високонапрегови предпазители като основни защитни устройства. За всички по-големи и важни разпределителни трансформатори се прилага защита срещу прекомерен ток заедно с ограничен заземен дефект.
Защита с диференциален метод трябва да се осигури за трансформатори с мощност над 5 МВА.

В зависимост от нормалните условия на експлоатация, характера на дефектите на трансформаторите, степента на продължителна прекомерна натовареност, схемата за промяна на витковете и много други фактори, се избират подходящи схеми за защита на трансформаторите.

Характер на дефектите на трансформаторите

Макар електрическият трансформатор да е статично устройство, но вътрешните напрежения, произтичащи от аномални системни условия, трябва да бъдат взети под внимание.
Трансформаторът обикновено страда от следните типове дефекти:

1. Прекомерен ток поради прекомерна натовареност и външни краткосвръзки,

2. Дефекти на терминалите,

3. Дефекти на витковете,

4. Начални дефекти.

Всички посочени дефекти на трансформаторите причиняват механични и термични напрежения във витковете на трансформатора и свързаните с тях терминали. Термичните напрежения водят до прекомерно затопляне, което в крайна сметка влияе на изолационната система на трансформатора. Деградацията на изолацията води до дефекти на витковете. Някои пъти отказ на системата за охлаждане на трансформатора води до прекомерно затопляне на трансформатора. Затова схемите за защита на трансформаторите са много необходими.

Краткосвързният ток на електрическия трансформатор обикновено е ограничен от реактивното му съпротивление, а при ниско реактивно съпротивление, стойността на краткосвързния ток може да бъде изключително висока. Продължителността на външните краткосвръзки, които трансформаторът може да издържи без повреди, е дадена в BSS 171:1936.

Общите дефекти на витковете в трансформаторите са или заземени дефекти, или междутокови дефекти. Дефектите между фазите на витковете в трансформатора са рядки. Фазните дефекти в електрическия трансформатор могат да се случат поради пробив на изолацията на бушингите и дефекти в оборудването за промяна на витковете. Както и да е, трансформаторът трябва да бъде изолиран незабавно при дефект, в противен случай може да се случи сериозен срив в електрическата система.
Началните дефекти са вътрешни дефекти, които не представляват незабавна опасност. Но ако тези дефекти се пренебрегнат и не се грижат за тях, те могат да доведат до сериозни дефекти. Дефектите в тази група са главно междуплатинови краткосвръзки поради отказ на изолацията между платините, понижаване на нивото на масло поради утечка, блокиране на пътеките за протичане на масло. Всички тези дефекти водят до прекомерно затопляне. Затова схемите за защита на трансформаторите са необходими и за началните дефекти на трансформаторите. Заземените дефекти, много близо до нейтралната точка на звезден виток на трансформатора, също могат да бъдат считани за начални дефекти.
Влияние на витковите връзки и заземяването върху големината на заземените дефектни токове.
Има две основни условия за протичане на заземен дефектен ток при дефект между витка и земя:

1. Съществува ток, който протича в и извън витка.

2. Поддържа се баланс на ампер-обиколките между витковете.

Стойността на заземените дефектни токове в витката зависи от местоположението на дефекта в витката, метода на връзка на витковете и метода на заземяване. Звездената точка на витковете може да бъде заземена или твърдо, или чрез резистор. От делтовата страна на трансформатора системата е заземена чрез заземяващ трансформатор. Заземяващият трансформатор предоставя път с ниско импеданс за нулевата последователност на тока и високо импеданс за положителната и отрицателната последователност на токовете.

Звезден виток с нейтрално съпротивление, заземено

В този случай нейтралната точка на трансформатора е заземена чрез резистор, а стойността на импеданса му е много по-висока от импеданса на витковете на трансформатора. Това означава, че стойността на импеданса на витковете на трансформатора е пренебрежима в сравнение с импеданса на заземяващия резистор. Стойността на заземения ток е пропорционална на местоположението на дефекта в витката. Тъй като дефектният ток в первичната витка на трансформаторите е пропорционален на отношението на краткосвързените вторични витки към общия брой витки на первичната витка, первичният дефектен ток ще е пропорционален на квадрата на процентната част на краткосвързените витки. Вариацията на дефектния ток както в первичната, така и във вторичната витка е показана по-долу.

Звезден виток с твърдо заземена нейтрала

В този случай големината на заземения дефектен ток е ограничена единствено от импеданса на витковете, а дефектът вече не е пропорционален на местоположението на дефекта. Причината за тази нелинейност е несбалансираната връзка на потока.

Изявление: Уважавайте оригинала, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на правата, моля се обратете за изтриване.