Transformatorbescherming en transformatorfouten

Er zijn verschillende soorten transformatoren zoals twee-wikkelings- of drie-wikkelings-elektrische vermogenstransformatoren, autotransformator, regeltransformatoren, aardingstransformatoren, rectifiërtransformatoren enz. Verschillende transformatoren vereisen verschillende schema's van transformer protection afhankelijk van hun belangrijkheid, wikkelingverbindingen, aardingsmethoden en bedrijfsmodus enz.
Het is gebruikelijk om alle transformatoren vanaf 0,5 MVA te voorzien van Buchholz relais bescherming. Voor alle kleine verdeeltransformatoren worden alleen hoge spannings fuses gebruikt als hoofdbeschermingsapparaat. Voor alle grotere en belangrijke verdeeltransformatoren wordt overstromingsbescherming in combinatie met beperkte aardfoutbescherming toegepast.
Differentiële bescherming moet worden geleverd bij transformatoren boven de 5 MVA.

Afhankelijk van de normale dienstomstandigheden, de aard van transformatorfouten, het mate van aanhoudende overbelasting, het schema van tappuntenwijziging en vele andere factoren, worden de geschikte transformer protection schema's gekozen.

Aard van transformatorfouten

Hoewel een elektrische vermogenstransformator een statisch apparaat is, moeten interne spanningen die ontstaan door abnormale systeomstandigheden, worden meegewogen.
Een transformator lijdt doorgaans aan volgende soorten transformatorfouten-

1. Overstroming door overbelasting en externe korte sluitingen,

2. Terminal fouten,

3. Wikkelingsfouten,

4. Beginnende fouten.

Al deze genoemde transformer faults veroorzaken mechanische en thermische spanningen binnen de transformatorwikkeling en haar aansluitterminals. Thermische spanningen leiden tot oververhitting, wat uiteindelijk de isolatiesysteem van de transformator beïnvloedt. Deterioratie van de isolatie leidt tot wikkelingsfouten. Soms kan het falen van het transformatorkoelsysteem leiden tot oververhitting van de transformator. Daarom zijn transformer protection schema's zeer nodig.

De kortsluitsstroom van een elektrische transformator wordt doorgaans beperkt door haar reactantie en bij lage reactantie kan de waarde van de kortsluitsstroom extreem hoog zijn. De duur van externe kortsluitingen die een transformator zonder schade kan doorstaan, staat vermeld in BSS 171:1936.

De algemene wikkelingsfouten in een transformator zijn aarden fouten of tussenwikkelingsfouten. Fase naar fase wikkelingsfouten in een transformator zijn zeldzaam. De fases fouten in een elektrische transformator kunnen optreden door bushing flashover en fouten in tap changer apparatuur. Wat de fouten ook mogen zijn, de transformator moet onmiddellijk tijdens de fout worden geïsoleerd, anders kan er een grote storing optreden in het elektriciteitsnetwerk.
Beginnende fouten zijn interne fouten die geen direct gevaar vormen. Maar als deze fouten worden genegeerd en niet worden aangepakt, kunnen ze leiden tot grote fouten. De fouten in deze groep zijn voornamelijk tussen-laminaire kortsluitingen door isolatiestoornissen tussen kernlamina's, het verlagen van het oliveau door olielekkages, blokkering van oliestrompaden. Al deze fouten leiden tot oververhitting. Dus is een transformer protection schema ook nodig voor beginnende transformatorfouten. Een aarden fout, zeer dicht bij het neutraal punt van de transformator sterwikkeling, kan ook worden beschouwd als een beginnende fout.
Invloed van wikkelingverbindingen en aarding op de grootte van de aarden stroom.
Er zijn voornamelijk twee omstandigheden voor de aarden stroom om te stromen tijdens wikkeling-aarde fouten,

1. Er bestaat een stroom voor de stroom om in en uit de wikkeling te stromen.

2. Er wordt een ampère-omwentelingbalans gehandhaafd tussen de wikkelingen.

De waarde van de aarden stroom van de wikkeling hangt af van de positie van de fout op de wikkeling, de methode van wikkelingverbinding en de methode van aarding. Het stercentrum van de wikkelingen kan solidair of via een weerstand worden afgeladen. Aan de delta-kant van de transformator wordt het systeem afgeladen via een aardingstransformator. Aardingstransformator biedt een laag impedantietraject voor de nulreeksstroom en hoge impedantie voor de positieve en negatieve reeksstromen.

Sterwikkeling met neutrale weerstandsaarding

In dit geval wordt het neutrale punt van de transformator via een weerstand afgeladen en de waarde van de impedantie ervan is veel hoger dan de wikkelingsimpedantie van de transformator. Dat betekent dat de waarde van de transformatorwikkelingsimpedantie verwaarloosbaar is ten opzichte van de impedantie van de aardingweerstand. De waarde van de aarden stroom is daarom evenredig met de positie van de fout in de wikkeling. Omdat de foutstroom in de primaire wikkeling van de transformatoren evenredig is met het verhouding van de kortgesloten secundaire windingen tot de totale windingen op de primaire wikkeling, zal de primaire foutstroom evenredig zijn met het kwadraat van het percentage van de kortgesloten winding. De variatie van de foutstroom zowel in de primaire als de secundaire wikkeling wordt hieronder weergegeven.

Sterwikkeling met neutrale solidariaarding

In dit geval wordt de grootte van de aarden stroom uitsluitend beperkt door de wikkelingsimpedantie en de fout is niet langer evenredig met de positie van de fout. De reden voor deze non-lineariteit is ongebalanceerde fluxkoppeling.

Verklaring: Respecteer het origineel, goede artikelen zijn de moeite waard om te delen, indien er sprake is van inbreuk neem dan contact op om te verwijderen.