Zaštita transformatora i greške transformatora

Postoji različitih vrsta transformatora, poput dvostihačnih ili trostihačnih električnih snaga transformatora, autotransformatora, regulirajućih transformatora, zazemljujućih transformatora, rektifikatorskih transformatora itd. Različiti transformatori zahtijevaju različite sheme zaštite transformatora ovisno o njihovoj važnosti, povezivanju zavojnica, metodama zazemljenja i načinu rada itd.
Uobičajena praksa je osigurati relé Buchholza za sve transformatore od 0,5 MVA i više. Za sve manje distribucijske transformatore koriste se samo visokonaponski prekidači kao glavni zaštitni uređaji. Za sve veće i važne distribucijske transformatore primjenjuje se zaštita od prekomjernog struja uz ograničenu zemljinsku kvarnu zaštitu.
Diferencijalna zaštita treba biti osigurana za transformatore s nominalnom snalom preko 5 MVA.

Ovisno o normalnim uvjetima rada, prirodi kvara transformatora, stupnju trajne preopterećenosti, shemi promjene stupnjeva, i mnogim drugim faktorima, odabire se odgovarajuće sheme zaštite transformatora.

Priroda kvara transformatora

Iako je električni snaga transformator statički uređaj, unutarnji stresovi nastali iz nepravilnih sustavnih uvjeta moraju se uzeti u obzir.
Transformator obično pati od sljedećih vrsta kvara transformatora-

1. Prekomjerna struja zbog preopterećenja i vanjskih kraćenja,

2. Kvar na terminalima,

3. Kvar zavojnice,

4. Početni kvarovi.

Svi navedeni kvari transformatora uzrokuju mehaničke i termalne strese unutar zavojnice transformatora i njegovih spojnih terminala. Termalni stresi dovode do pregrejanja koje konačno utječe na izolacijski sustav transformatora. Deterioracija izolacije dovodi do kvara zavojnice. Ponekad neuspjeh hladnjaka transformatora dovodi do pregrejanja transformatora. Stoga su sheme zaštite transformatora potrebne.

Struja kraćenja električnog transformatora obično je ograničena njegovom reaktancijom, a za nisku reaktanciju vrijednost struje kraćenja može biti prekomjerno visoka. Trajanje vanjskih kraćenja koje transformator može podnijeti bez oštećenja dano je u BSS 171:1936.

Opći kvar zavojnice u transformatoru su ili zemljinska kvara ili interturn kvara. Fazno-fazni kvar zavojnice u transformatoru je rijetak. Fazni kvarovi u električnom transformatoru mogu se dogoditi zbog iskapanja bušenja i kvarova na opremi za promjenu stupnjeva. Bez obzira na vrstu kvara, transformator mora biti odmah izoliran tijekom kvara inače se može dogoditi veliki propast u električnom snaga sustavu.
Početni kvarovi su unutarnji kvarovi koji ne predstavljaju odmahnu opasnost. Ako se ti kvarovi zanemare i ne obrade, mogu voditi do većih kvarova. Kvarovi u ovoj grupi su uglavnom kratkospoj između laminacija zbog propadanja izolacije između lamine, smanjenje razina ulja zbog curenja ulja, blokada putova protoka ulja. Svi ovi kvarovi dovode do pregrejanja. Stoga je potreban i sustav zaštite transformatora za početne kvarove transformatora. Zemljinska kvara blizu neutralne točke zvjezdane zavojnice transformatora također se može smatrati početnim kvarom.
Utjecaj povezivanja zavojnice i zazemljenja na magnitudu zemljinske struje kvara.
Glavno postoje dvije uvjete da bi zemljinska struja kvara tečala tijekom zemljinskog kvara zavojnice,

1. Postoji struja koja teče u i iz zavojnice.

2. Održava se ravnoteža amper-okreta između zavojnica.

Vrijednost zemljinske struje kvara zavojnice ovisi o položaju kvara na zavojnici, metodi povezivanja zavojnice i metodi zazemljenja. Neutralna točka zavojnica može biti zazemljena ili čvrsto ili preko otpornika. Na delta strani transformatora sustav je zazemljen preko zazemljujućeg transformatora. Zazemljujući ili zemljinski transformator pruža nizkoimpedansni put nultoj strujnoj komponenti i visokoimpedansni put pozitivnoj i negativnoj strujnoj komponenti.

Zvjezdasta zavojnica s otpornikom na neutralnoj točki zazemljenoj

U ovom slučaju neutralna točka transformatora je zazemljena preko otpornika, a vrijednost impedancije je znatno veća od impedancije zavojnice transformatora. To znači da je vrijednost impedancije zavojnice transformatora zanemariva u usporedbi s impedancijom zazemljujućeg otpornika. Vrijednost zemljinske struje je, stoga, proporcionalna položaju kvara na zavojnici. Budući da je struja kvara u primarnoj zavojnici transformatora proporcionalna omjeru kraćenih sekundarnih okreta i ukupnog broja okreta na primarnoj zavojnici, primarna struja kvara će biti proporcionalna kvadratu postotka kraćenja zavojnice. Varijacija struje kvara u primarnoj i sekundarnoj zavojnici prikazana je u nastavku.

Zvjezdasta zavojnica s čvrsto zazemljenom neutralnom točkom

U ovom slučaju magnituda zemljinske struje kvara ograničena je isključivo impedancijom zavojnice, a kvar više nije proporcionalan položaju kvara. Razlog za ovu nelinearnost je neravnoteža fluksa vezanja.

Izjava: Pozdravljamo original, dobre članke vrijedne podjele, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molimo o brisanje.