변압기 보호 및 변압기 고장

두 개 또는 세 개의 권선을 가진 변압기, 자동 변압기, 조정 변압기, 접지 변압기, 정류 변압기 등 다양한 종류의 변압기가 있습니다. 다른 변압기는 중요성, 권선 연결, 접지 방법 및 작동 모드 등에 따라 다른 변압기 보호 방식을 요구합니다.
일반적으로 0.5 MVA 이상의 모든 변압기에 부흐홀츠 릴레이 보호를 제공하는 것이 일반적입니다. 작은 크기의 배전 변압기에는 고전압 퓨즈만이 주요 보호 장치로 사용됩니다. 더 큰 규격과 중요한 배전 변압기에는 과전류 보호와 함께 제한된 대지 고장 보호가 적용됩니다.
5 MVA 이상의 변압기에는 차동 보호를 제공해야 합니다.

정상적인 서비스 조건, 변압기 고장의 특성, 지속적인 과부하의 정도, 탭 변경 방식, 그리고 많은 다른 요인들에 따라 적절한 변압기 보호 방안이 선택됩니다.

변압기 고장의 특성

전기 변압기는 정적 장치이나, 비정상적인 시스템 조건에서 발생하는 내부 스트레스를 고려해야 합니다.
변압기는 일반적으로 다음과 같은 유형의 변압기 고장으로부터 손상받습니다:

1. 과부하와 외부 단락 회로로 인한 과전류,

2. 단말 고장,

3. 권선 고장,

4. 잠재적 고장.

위에서 언급한 모든 변압기 고장은 변압기 권선 내부와 연결 단자에 기계적 및 열 스트레스를 초래합니다. 열 스트레스는 과열을 초래하여 결국 변압기의 절연 시스템에 영향을 미칩니다. 절연의 악화는 권선 고장으로 이어집니다. 때때로 변압기 냉각 시스템의 고장으로 인해 변압기가 과열되는 경우도 있습니다. 따라서 변압기 보호 방안이 매우 필요합니다.

전기 변압기의 단락 회로 전류는 일반적으로 그 반항력에 의해 제한되며, 낮은 반항력의 경우 단락 회로 전류 값이 과도하게 높아질 수 있습니다. 변압기가 손상을 입지 않고 견딜 수 있는 외부 단락 회로의 지속 시간은 BSS 171:1936에 명시되어 있습니다.

변압기의 일반적인 권선 고장은 지구 고장이나 상대 고장입니다. 변압기에서 위상 간 권선 고장은 드물게 발생합니다. 전기 변압기의 위상 고장은 부싱 플래시오버와 탭 체인저 장비의 고장으로 인해 발생할 수 있습니다. 어떤 고장이든 즉시 고장이 발생하면 변압기를 즉시 격리해야 합니다. 그렇지 않으면 전기 시스템에서 중대한 고장이 발생할 수 있습니다.
잠재적 고장은 즉시 위험을 초래하지 않는 내부 고장입니다. 그러나 이러한 고장을 무시하고 관리하지 않으면 중대한 고장으로 이어질 수 있습니다. 이 그룹의 고장은 주로 코어 라미네이션 사이의 절연 실패로 인한 라미네이션 간 단락, 오일 누출로 인한 오일 수준 하락, 오일 흐름 경로의 막힘 등이 포함됩니다. 이러한 모든 고장은 과열을 초래합니다. 따라서 변압기 보호 방안이 잠재적 변압기 고장에도 필요합니다. 변압기 별형 권선의 중립점 근처의 지구 고장도 잠재적 고장으로 간주될 수 있습니다.
권선 연결 및 접지가 지구 고장 전류 크기에 미치는 영향.
권선 대 지구 고장 중 지구 고장 전류가 흐르기 위한 주요 조건은 다음과 같습니다:

1. 전류가 권선으로 들어가고 나가는 경로가 존재해야 합니다.

2. 권선 간 암페어 턴 균형이 유지되어야 합니다.

권선 지구 고장 전류의 값은 고장 위치, 권선 연결 방법, 접지 방법에 따라 달라집니다. 권선의 중립점은 실질적으로 또는 저항을 통해 접지될 수 있습니다. 변압기의 델타 측에서는 시스템이 접지 변압기를 통해 접지됩니다. 접지 변압기는 제로 서열 전류에 대한 저임피던스 경로와 양 및 음 서열 전류에 대한 고임피던스를 제공합니다.

저항을 통한 중립점 접지 별형 권선

이 경우 변압기의 중립점은 저항을 통해 접지되며, 그 저항값은 변압기의 권선 저항보다 훨씬 높습니다. 즉, 변압기의 권선 저항은 접지 저항에 비해 무시할 수 있을 정도로 작습니다. 따라서 지구 전류의 값은 권선 내 고장 위치에 비례합니다. 변압기의 일차 권선에서의 고장 전류는 단락된 이차 권선 턴수와 일차 권선의 전체 턴수의 비율에 비례하므로, 일차 고장 전류는 단락된 권선 백분율의 제곱에 비례합니다. 일차 및 이차 권선에서의 고장 전류의 변화는 아래에 표시되어 있습니다.

실질적으로 접지된 중립점 별형 권선

이 경우 지구 고장 전류의 크기는 단순히 권선 저항에 의해 제한되며, 고장 위치에 비례하지 않습니다. 이러한 비선형의 이유는 불균형한 플럭스 링크 때문입니다.

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