Προστασία Μετατροπέα και Σφάλμα Μετατροπέα

Υπάρχουν διάφορα είδη μετατροπέων όπως δύο πλεξίδας ή τρεις πλεξίδες ηλεκτρικών μετατροπέων, αυτόματοι μετατροπείς, ρυθμιζόμενοι μετατροπείς, μετατροπείς αγίνευσης, μετατροπείς ορθογωνικής ρύθμισης κλπ. Διαφορετικοί μετατροπείς απαιτούν διαφορετικά σχέδια προστασίας του μετατροπέα ανάλογα με τη σημασία τους, τις συνδέσεις των πλεξίδων, μεθόδους αγίνευσης και τρόπο λειτουργίας κλπ.
Είναι κοινή πρακτική να παρέχεται προστασία με ρελέ Buchholz σε όλους τους μετατροπείς 0,5 MVA και μεγαλύτερους. Ενώ για όλους τους μικρού μεγέθους μετατροπείς κατανομής, χρησιμοποιούνται μόνο υψηλής τάσης φίδια ως κύριο προστατικό συστημα. Για όλους τους μεγαλύτερους και σημαντικούς μετατροπείς κατανομής, εφαρμόζεται προστασία υπερβολικού ρεύματος μαζί με περιορισμένη προστασία αγίνευσης.
Η διαφορική προστασία πρέπει να παρέχεται σε μετατροπείς με δύναμη μεγαλύτερη από 5 MVA.

Ανάλογα με την κανονική συνθήκη λειτουργία, τη φύση των σφαλμάτων του μετατροπέα, το βαθμό της συνεχούς υπερφόρτωσης, το σχέδιο αλλαγής ταπεινώσεων και πολλά άλλα παράγοντα, επιλέγονται κατάλληλα σχέδια προστασίας του μετατροπέα.

Φύση των σφαλμάτων του μετατροπέα

Παρόλο που ένας ηλεκτρικός μετατροπέας είναι ένα στατικό συστημα, οι εσωτερικές τάσεις που προκύπτουν από ανωμαλίες του συστήματος, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη.
Ένας μετατροπέας γενικά υποφέρει από τα εξής είδη σφαλμάτων μετατροπέα-

1. Υπερρεύμα λόγω υπερφορτώσεων και εξωτερικών σύντομων κύκλων,

2. Σφάλματα στα άκρη,

3. Σφάλματα στις πλεξίδες,

4. Αρχικά σφάλματα.

Όλα τα παραπάνω αναφερθέντα σφάλματα του μετατροπέα προκαλούν μηχανικές και θερμικές τάσεις μέσα στις πλεξίδες του μετατροπέα και τα συνδεόμενα άκρη. Οι θερμικές τάσεις οδηγούν σε υπερθέρμανση, η οποία τελικά επηρεάζει το σύστημα απομόνωσης του μετατροπέα. Η υποβάθμιση της απομόνωσης οδηγεί σε σφάλματα πλεξίδων. Κάποιες φορές, η αποτυχία του συστήματος ψύξης του μετατροπέα, οδηγεί σε υπερθέρμανση του μετατροπέα. Έτσι, τα σχέδια προστασίας του μετατροπέα είναι απαραίτητα.

Το ρεύμα σύντομου κύκλου ενός ηλεκτρικού μετατροπέα περιορίζεται συνήθως από την αντίδρασή του και για χαμηλή αντίδραση, η τιμή του ρεύματος σύντομου κύκλου μπορεί να είναι εξαιρετικά υψηλή. Η διάρκεια των εξωτερικών συντομών κύκλων, τα οποία ένας μετατροπέας μπορεί να υποστεί χωρίς βλάβη, δίνεται στο BSS 171:1936.

Τα γενικά σφάλματα στις πλεξίδες του μετατροπέα είναι είτε σφάλματα αγίνευσης είτε σφάλματα μεταξύ των στροφών. Τα σφάλματα φάσης στις πλεξίδες ενός μετατροπέα είναι σπάνια. Τα σφάλματα φάσης σε έναν ηλεκτρικό μετατροπέα μπορεί να προκύψουν λόγω αναθλίψεων στα bushing και σφάλματα στην εξοπλισμός αλλαγής ταπεινώσεων. Όποια και αν είναι τα σφάλματα, ο μετατροπέας πρέπει να απομονωθεί αμέσως κατά τη διάρκεια του σφάλματος, διαφορετικά μπορεί να προκληθεί σημαντική βλάβη στο ηλεκτρικό σύστημα.
Τα αρχικά σφάλματα είναι εσωτερικά σφάλματα που δεν αποτελούν άμεση απειλή. Αλλά αν αυτά τα σφάλματα παραγνωριστούν και δεν ελεγχθούν, μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικά σφάλματα. Τα σφάλματα αυτής της ομάδας είναι κυρίως σύντομοι κύκλοι μεταξύ των στρωμάτων λόγω αποτυχίας της απομόνωσης μεταξύ των στρωμάτων, μείωση του επιπέδου λάδου λόγω διαρροής, αποκλεισμός των διαδρομών ροής λάδου. Όλα αυτά τα σφάλματα οδηγούν σε υπερθέρμανση. Έτσι, τα σχέδια προστασίας του μετατροπέα είναι απαραίτητα και για τα αρχικά σφάλματα του μετατροπέα. Το σφάλμα αγίνευσης, πολύ κοντά στο ουδέτερο σημείο της στροφής του μετατροπέα, μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως αρχικό σφάλμα.
Επιρροή των συνδέσεων των πλεξίδων και της αγίνευσης στη μέγεθος του ρεύματος σφάλματος αγίνευσης.
Υπάρχουν κυρίως δύο συνθήκες για το ρεύμα σφάλματος αγίνευσης να ρέει κατά τη διάρκεια των σφαλμάτων πλεξίδων-αγίνευσης,

1. Υπάρχει ρεύμα για το ρεύμα να ρέει μέσα και έξω από την πλεξίδα.

2. Διατηρείται ισορροπία αμπερειανών στροφών μεταξύ των πλεξίδων.

Η τιμή του ρεύματος σφάλματος αγίνευσης των πλεξίδων εξαρτάται από τη θέση του σφάλματος στην πλεξίδα, τη μέθοδο σύνδεσης των πλεξίδων και τη μέθοδο αγίνευσης. Το σημείο της στροφής των πλεξίδων μπορεί να αγίνευται είτε σταθερά είτε μέσω ενός αντίστατη. Στην πλευρά δέλτα του μετατροπέα, το σύστημα αγίνευται μέσω ενός μετατροπέα αγίνευσης. Μετατροπέας αγίνευσης παρέχει μια μικρή αντίσταση πορεία για το ρεύμα ακολουθίας μηδέν και μεγάλη αντίσταση για τα ρεύματα ακολουθίας θετικής και αρνητικής.

Στροφή με αντίστατη αγίνευσης στο ουδέτερο σημείο

Σε αυτή την περίπτωση, το ουδέτερο σημείο του μετατροπέα αγίνευται μέσω ενός αντίστατη και η τιμή της αντίστασης του είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση των πλεξίδων του μετατροπέα. Αυτό σημαίνει ότι η τιμή της αντίστασης των πλεξίδων του μετατροπέα είναι αδιάφορη σε σύγκριση με την αντίσταση του αντίστατη αγίνευσης. Η τιμή του ρεύματος αγίνευσης είναι, επομένως, ανάλογη με τη θέση του σφάλματος στην πλεξίδα. Καθώς το ρεύμα σφάλματος στην πρωτεύουσα πλεξίδα των μετατροπέων είναι ανάλογο με το λόγο των συντομών κύκλων της δευτερεύουσας πλεξίδας σε σχέση με το σύνολο των στροφών στην πρωτεύουσα πλεξίδα, το ρεύμα σφάλματος στην πρωτεύουσα πλεξίδα θα είναι ανάλογο με το τετράγωνο του ποσοστού των στροφών που έχουν συντομευτεί. Η μεταβολή του ρεύματος σφάλματος και στην πρωτεύουσα και στη δευτερεύουσα πλεξίδα είναι δείκνυμε πα