Transformatorbeskyttelse og transformatorfeil

Det finnes ulike typer transformatorer som tovinding eller trevinding elektriske krafttransformatorer, autotransformatorer, regulerende transformatorer, jordtransformatorer, rektifiserende transformatorer osv. Forskjellige transformatorer krever forskjellige skjemaer for transformatorbeskyttelse avhengig av deres viktighet, vindingsforbindelser, jordemetoder og driftsmodus osv.
Det er vanlig praksis å gi alle 0,5 MVA og større transformatorer Buchholz-relæ-beskyttelse. For alle små distribusjonstransformatorer, brukes bare høyspentfusser som hovedbeskyttelsesenhet. For alle større og viktige distribusjonstransformatorer, anvendes overstrømningssikring sammen med begrenset jordfeilbeskyttelse.
Differensialbeskyttelse bør gis til transformatorer med en effekt på over 5 MVA.

Avhengig av normale driftsbetingelser, natur av transformatorfeil, grad av vedvarende overlast, skjema for spenningsjustering, og mange andre faktorer, velges de passende transformatorbeskyttelsesskjemaene.

Natur av transformatorfeil

Selv om en elektrisk krafttransformator er et statisk enhet, må interne spenninger som oppstår av unormale systemtilstander, tas i betraktning.
En transformator lider generelt av følgende typer transformatorfeil-

1. Overstrømning på grunn av overlasting og eksterne kortslutninger,

2. Terminalfeil,

3. Vindingsfeil,

4. Inkipientfeil.

Alle nevnte transformatorfeil fører til mekaniske og termiske spenninger inni transformatorvindingen og dens koblingskontakter. Termiske spenninger fører til overoppvarming som til slutt påvirker isolasjonssystemet i transformatoren. Deteriorering av isolasjon fører til vindingsfeil. Noen ganger kan feil i transformatorns kjølesystem, føre til overoppvarming av transformatoren. Så transformatorbeskyttelsesskjemaer er veldig nødvendige.

Kortslutningsstrømmen i en elektrisk transformator er normalt begrenset av dens reaktivitet, og for lav reaktivitet kan verdien av kortslutningsstrømmen være utrolig høy. Varigheten av eksterne kortslutninger som en transformator kan holde ut uten skade, er gitt i BSS 171:1936.

De generelle vindingsfeilene i transformatorer er enten jordfeil eller mellomvindingsovergangsfeil. Fase til fase-vindingsfeil i en transformator er sjeldent. Fasefeil i en elektrisk transformator kan oppstå på grunn av bushing flash over og feil i tap-changer-utstyr. Uansett hvilke feil, må transformatoren umiddelbart isoleres under feil, ellers kan det forekomme en stor nedbryting i elektriske kraftsystemer.
Inkipientfeil er interne feil som ikke utgjør noen umiddelbar fare. Men hvis disse feilene overses og ikke tas vare på, kan de føre til større feil. Feilene i denne gruppen er hovedsakelig kortslutning mellom laminater på grunn av isolasjonsfeil mellom kjernelaminater, senking av oljenivå på grunn av oljelekkasje, blokkering av oljeveier. Alle disse feilene fører til overoppvarming. Så transformatorbeskyttelsesskjemaer er også nødvendige for inkipient transformatorfeil. Jordfeil, veldig nær neutrale punktet i transformatorens stjernevinding, kan også betraktes som en inkipient feil.
Påvirkning av vindingsforbindelser og jording på jordfeilstrømmens størrelse.
Det er hovedsakelig to betingelser for at jordfeilstrøm skal strømme under vinding til jordfeil,

1. Det eksisterer en strøm for at strøm skal kunne strømme inn og ut av vindingen.

2. Ampere-svingningbalanse er opprettholdt mellom vindinger.

Verdien av vindings jordfeilstrøm avhenger av posisjonen til feilen på vindingen, metoden for vindingsforbindelse og metoden for jording. Stjernepunktet til vindinger kan enten jordes solidt eller via en motstand. På delta-siden av transformatoren er systemet jordet gjennom en jordtransformator. Jordtransformator gir en lav impedans vei for nullsekvensstrøm og høy impedans for positive og negative sekvensstrømmer.

Stjernevinding med motstandsjordet neutralet

I dette tilfellet er neutralpunktet til transformatoren jordet via en motstand, og verdien av dens impedans er mye høyere enn vindingsimpedansen til transformatoren. Det betyr at verdien av transformatorvindingsimpedansen er fornekkelig sammenlignet med impedansen til jordmotstanden. Verdi av jordstrøm er derfor proporsjonal med posisjonen til feilen i vindingen. Da feilstrømmen i primær vindingen av transformatorer er proporsjonal med forholdet mellom kortsluttede sekundære vindinger til totalen av vindinger i primær vindingen, vil primærfeilstrømmen være proporsjonal med kvadratet av prosentandelen av vindingen som er kortsluttet. Variasjonen av feilstrøm både i primær og sekundær vindinger vises nedenfor.

Stjernevinding med solidt jordet neutralet

I dette tilfellet er verdi av jordfeilstrøm begrenset av kun vindingsimpedansen, og feilen er ikke lenger proporsjonal med posisjonen til feilen. Grunnet til denne ikke-lineariteten er ubalansert fluktsammenheng.

Erklæring: Respekt for originaliteten, godt innhold fortjener å deles, ved infringing kontakt for sletting.