Transformátorová ochrana a porucha transformátoru

Existují různé typy transformátorů, jako jsou dvoudutinkové nebo trojdutinkové elektrické výkonové transformátory, autotransformátory, regulační transformátory, uzemňovací transformátory, obměnače apod. Různé transformátory vyžadují různé schémata ochrany transformátoru v závislosti na jejich významu, spojeních dutin, metodách uzemnění a režimu provozu atd.
Běžnou praxí je poskytovat ochranu pomocí Buchholzova relé pro všechny transformátory o výkonu 0,5 MVA a více. Pro všechny menší rozdělovací transformátory se používají pouze vysokonapěťové pojistky jako hlavní ochranné zařízení. Pro všechny větší a důležité rozdělovací transformátory se používá ochrana proti přetížení spolu s omezenou ochranou proti uzemnění.
Diferenciální ochrana by měla být poskytnuta pro transformátory o výkonu nad 5 MVA.

V závislosti na běžných provozních podmínkách, povaze poruch transformátoru, stupni trvalého přetížení, schématu změny čepů a mnoha dalších faktorech se volí vhodná ochrana transformátoru.

Povaha poruch transformátoru

I když je elektrický výkonový transformátor statickým zařízením, musí se vzít v úvahu vnitřní napětí vyvolané nesprávnými systémovými podmínkami.
Transformátor obvykle trpí následujícími typy poruch:

1. Přetížení a externí krátké spojení,

2. Poruchy na terminálech,

3. Poruchy v dutinách,

4. Začínající poruchy.

Všechny uvedené poruchy transformátoru způsobují mechanické a termické stresy uvnitř dutin transformátoru a jeho spojovacích terminálů. Termické stresy vedou k přetopení, což nakonec ovlivní izolační systém transformátoru. Zhoršení izolace vedou k poruchám dutin. Někdy selhání chladičného systému transformátoru také vedou k přetopení transformátoru. Proto jsou velmi potřebná schémata ochrany transformátoru.

Krátkozavředný proud elektrického transformátoru je obvykle omezován jeho reaktancí a u nízké reaktance může být hodnota krátkozavředného proudu extrémně vysoká. Doba, po kterou transformátor může vydržet externí krátké spojení bez poškození, je uvedena v BSS 171:1936.

Obecné poruchy dutin transformátoru jsou buď poruchy uzemnění nebo meziobtočkové poruchy. Fázové poruchy dutin v transformátoru jsou vzácné. Fázové poruchy v elektrickém transformátoru mohou nastat kvůli výboji na terminálových izolátorech nebo poruchách v zařízení pro změnu čepů. Jakékoliv poruchy musí být okamžitě odizolovány, jinak může dojít k významnému selhání v elektrickém výkonovém systému.
Začínající poruchy jsou interní poruchy, které nepředstavují okamžitou hrozbu. Pokud jsou tyto poruchy přehlédnuty a nejsou řešeny, mohou vést k větším poruchám. Poruchy v této skupině jsou převážně krátké spojení mezi lamy, snížení hladiny oleje kvůli úniku oleje, blokování cest pro proudění oleje. Všechny tyto poruchy vedou k přetopení. Proto je schéma ochrany transformátoru potřebné i pro začínající poruchy. Porucha uzemnění velmi blízko neutrálnímu bodu hvězdicového spojení transformátoru může být také považována za začínající poruchu.
Vliv spojení dutin a uzemnění na magnitudu proudu uzemnění.
Existují dvě hlavní podmínky pro proud uzemnění během poruch dutin na uzemnění:

1. Existuje proud, který může proudit do a z dutiny.

2. Je zachována rovnováha amperových otáček mezi dutinami.

Hodnota proudu uzemnění dutiny závisí na poloze poruchy na dutině, metodě spojení dutin a metodě uzemnění. Střed hvězdicového spojení může být pevně uzemněn nebo přes odpor. Na delta straně transformátoru je systém uzemněn přes uzemňovací transformátor. Uzemňovací transformátor poskytuje nízkou impedanci pro nulovou sekvenci proudu a vysokou impedanci pro pozitivní a negativní sekvenci proudu.

Hvězdicové spojení s rezistivně uzemněným středem

V tomto případě je střed transformátoru uzemněn přes odpor a hodnota impedancí tohoto odporníku je mnohem vyšší než impedancí dutin transformátoru. To znamená, že hodnota impedancí dutin transformátoru je zanedbatelná v porovnání s impedancí odporníku. Hodnota proudu uzemnění je tedy úměrná poloze poruchy na dutině. Jelikož proud v primární dutině transformátoru je úměrný poměru krátkozavřených sekundárních otáček k celkovému počtu otáček na primární dutině, bude primární proud úměrný druhé mocnině procenta krátkozavřených dutin. Variace proudu během poruchy jak v primární, tak sekundární dutině je ukázána níže.

Hvězdicové spojení s pevně uzemněným středem

V tomto případě je magnituda proudu uzemnění omezena pouze impedancí dutin a proud již není úměrný poloze poruchy. Důvodem této nelinearity je nerovnováha fluxlinkage.

Prohlášení: Respektujte původ, dobaře napsané články jsou hodné zveřejnění, pokud dojde k porušení autorských práv, prosím, kontaktujte pro smazání.