حفاظت ترانسفورماتور و خرابی ترانسفورماتور

ترانسفورماتورهای مختلفی مانند ترانسفورماتورهای دو پیچشی یا سه پیچشی برق، ترانسفورماتور خودکار، ترانسفورماتورهای تنظیم کننده، ترانسفورماتورهای زمین شونده، ترانسفورماتورهای مستقیم‌ساز و غیره وجود دارد. ترانسفورماتورهای مختلف نیازمند طرح‌های مختلف حفاظت از ترانسفورماتور هستند که به میزان اهمیت آنها، روش‌های اتصال پیچش، روش‌های زمین شدن و حالت عملکرد و غیره بستگی دارد.
برای تمام ترانسفورماتورهای با ظرفیت ۰٫۵ مگاوات و بالاتر، معمولاً حفاظت با رله بوخولتز اعمال می‌شود. در حالی که برای تمام ترانسفورماتورهای توزیع کوچک، فقط فیوز‌های ولتاژ بالا به عنوان دستگاه محافظ اصلی استفاده می‌شود. برای تمام ترانسفورماتورهای توزیع با ظرفیت بالاتر و مهم، حفاظت از جریان بیش از حد همراه با حفاظت از خطای محدود شده اعمال می‌شود.
حفاظت دیفرانسیل باید برای ترانسفورماتورهای با ظرفیت بالاتر از ۵ مگاوات اعمال شود.

به طوری که به شرایط خدمت عادی، نوع خرابی‌های ترانسفورماتور، میزان بار مداوم، طرح تغییر تپ و عوامل دیگر بستگی دارد، طرح‌های مناسب حفاظت از ترانسفورماتور انتخاب می‌شوند.

نوع خرابی‌های ترانسفورماتور

اگرچه یک ترانسفورماتور قدرت الکتریکی دستگاهی ثابت است، اما تنش‌های داخلی ناشی از شرایط غیرعادی سیستم باید در نظر گرفته شوند.
یک ترانسفورماتور معمولاً از نوع خرابی‌های زیر رنج می‌برد:

1. جریان بیش از حد ناشی از بارهای بیش از حد و کوتاه‌شدن خارجی،

2. خرابی‌های ترمینال،

3. خرابی‌های پیچشی،

4. خرابی‌های ابتدایی.

تمام خرابی‌های ترانسفورماتور ذکر شده تنش‌های مکانیکی و حرارتی در داخل پیچش ترانسفورماتور و ترمینال‌های متصل به آن ایجاد می‌کنند. تنش‌های حرارتی منجر به گرم شدن می‌شوند که در نهایت سیستم عایق ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار می‌دهند. تضعیف عایق منجر به خرابی‌های پیچشی می‌شود. گاهی اوقات شکست سیستم خنک‌سازی ترانسفورماتور، منجر به گرم شدن ترانسفورماتور می‌شود. بنابراین طرح‌های حفاظت از ترانسفورماتور بسیار ضروری هستند.

جریان کوتاه‌شدن یک ترانسفورماتور الکتریکی معمولاً توسط واکنش آن محدود می‌شود و برای واکنش پایین، مقدار جریان کوتاه‌شدن ممکن است بسیار بالا باشد. مدت زمان کوتاه‌شدن خارجی که یک ترانسفورماتور بدون آسیب می‌تواند تحمل کند، در BSS ۱۷۱:۱۹۳۶ ذکر شده است.

خرابی‌های عمومی پیچشی در ترانسفورماتور ممکن است خرابی‌های زمینی یا خرابی‌های میان‌پیچشی باشند. خرابی‌های میان‌فاز پیچشی در یک ترانسفورماتور نادر است. خرابی‌های فازی در یک ترانسفورماتور الکتریکی ممکن است به دلیل خرابی‌های در تجهیزات تغییر تپ و فلاش‌بر روی بوشینگ‌ها اتفاق بیفتند. چه خرابی‌هایی که باشند، ترانسفورماتور باید در زمان خرابی فوراً جدا شود در غیر این صورت شکست بزرگی در سیستم قدرت الکتریکی ممکن است رخ دهد.
خرابی‌های ابتدایی خرابی‌های داخلی هستند که هیچ خطر فوری ندارند. اما اگر این خرابی‌ها نادیده گرفته شوند و مورد رسیدگی قرار نگیرند، ممکن است منجر به خرابی‌های بزرگ شوند. خرابی‌های این گروه عمدتاً کوتاه‌شدن میان لایه‌ها به دلیل شکست عایق بین لایه‌های هسته، کاهش سطح روغن به دلیل نشت روغن، بلوکه شدن مسیرهای جریان روغن هستند. تمام این خرابی‌ها منجر به گرم شدن می‌شوند. بنابراین طرح حفاظت از ترانسفورماتور برای خرابی‌های ابتدایی نیز مورد نیاز است. خرابی زمینی بسیار نزدیک به نقطه محاوره ترانسفورماتور با پیچش ستاره‌ای نیز می‌تواند به عنوان یک خرابی ابتدایی در نظر گرفته شود.
تأثیر اتصالات پیچشی و زمین‌شدن بر مقدار جریان خرابی زمینی.
دو شرط اصلی برای جریان خرابی زمینی در خرابی‌های پیچش به زمین وجود دارد:

1. وجود جریان برای جریان ورود و خروج از پیچش.

2. حفظ تعادل آمپر-دور بین پیچش‌ها.

مقدار جریان خرابی زمینی پیچش بستگی به موقعیت خرابی در پیچش، روش اتصال پیچش و روش زمین‌شدن دارد. نقطه محاوره پیچش‌ها می‌تواند به صورت محکم یا از طریق یک مقاومت زمین شود. در سمت دلتا ترانسفورماتور، سیستم از طریق یک ترانسفورماتور زمین‌شونده زمین می‌شود. ترانسفورماتور زمین‌شونده مسیر مقاومت پایینی برای جریان دنباله صفر و مقاومت بالا برای جریان‌های دنباله مثبت و منفی ارائه می‌دهد.

پیچش ستاره‌ای با مقاومت زمین‌شده محاوره‌ای

در این حالت، نقطه محاوره ترانسفورماتور از طریق یک مقاومت زمین شده و مقدار مقاومت آن بسیار بیشتر از مقاومت پیچش ترانسفورماتور است. این بدان معناست که مقاومت پیچش ترانسفورماتور نسبت به مقاومت مقاومت زمین‌شونده قابل چشم‌پوشی است. بنابراین مقدار جریان زمینی متناسب با موقعیت خرابی در پیچش است. از آنجا که جریان خرابی در پیچش اصلی ترانسفورماتور متناسب با نسبت تعداد دورهای کوتاه‌شده دومی به تعداد کل دورهای پیچش اولیه است، جریان خرابی اصلی متناسب با مجذور درصد پیچش کوتاه‌شده خواهد بود. تغییرات جریان خرابی هم در پیچش اصلی و هم در پیچش دومی در زیر نشان داده شده است.

پیچش ستاره‌ای با محاوره‌ای محکم زمین‌شده

در این حالت، مقدار جریان خرابی زمینی تنها توسط مقاومت پیچش محدود می‌شود و خرابی دیگر متناسب با موقعیت خرابی نیست. دلیل این عدم خطی بودن، پیوند فلکس نامتعادل است.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.