Ochrona transformatorów i awarie transformatorów

Istnieje wiele rodzajów transformatorów, takich jak transformatory z dwoma lub trzema obudowami, elektryczne transformatory mocy, autotransformatory, regulujące transformatory, transformatory uziemienia, prostownicze transformatory itp. Różne transformatory wymagają różnych schematów ochrony transformatora w zależności od ich znaczenia, połączeń zwinięć, metod uziemienia i trybu pracy itp.
Zwykle stosuje się ochronę relé Buchholza dla wszystkich transformatorów o mocy 0,5 MVA i wyżej. Dla małych transformatorów dystrybucyjnych używa się tylko wysokoprądowych bezpieczników jako głównego urządzenia ochronnego. Dla większych i ważniejszych transformatorów dystrybucyjnych stosuje się ochronę przeciw nadprądom wraz z ograniczoną ochroną uszkodzeń do ziemi.
Ochronę różnicową należy stosować w transformatorach o mocy powyżej 5 MVA.

W zależności od normalnych warunków eksploatacji, natury uszkodzeń transformatora, stopnia utrzymującego się przeciążenia, schematu zmiany stawek i wielu innych czynników, wybiera się odpowiednie schematy ochrony transformatora.

Natura uszkodzeń transformatora

Choć transformator elektryczny jest urządzeniem statycznym, to muszą być uwzględniane naprężenia wewnętrzne wynikające z nietypowych warunków systemowych.
Transformator zwykle cierpi na następujące typy uszkodzeń transformatora -

1. Przeciążenie prądem spowodowane przeciążeniami i zewnętrznymi przewodnictwami,

2. Uszkodzenia terminali,

3. Uszkodzenia zwinięć,

4. Nasienne uszkodzenia.

Wszystkie powyższe uszkodzenia transformatora powodują mechaniczne i termiczne naprężenia wewnątrz zwinięć transformatora i jego połączonych terminali. Naprężenia termiczne prowadzą do nadmiernego nagrzewania, co ostatecznie wpływa na system izolacji transformatora. Zdeteriorowanie izolacji prowadzi do uszkodzeń zwinięć. Czasami awaria systemu chłodzenia transformatora prowadzi do nadgrzewania transformatora. Dlatego są bardzo potrzebne schematy ochrony transformatora.

Prąd krótkiego spięcia transformatora elektrycznego jest zwykle ograniczany przez jego reaktancję, a dla niskiej reaktancji wartość prądu krótkiego spięcia może być niezwykle wysoka. Czas, przez który transformator może znieść zewnętrzne krótkie spięcia bez uszkodzeń, podany jest w normie BSS 171:1936.

Ogólne uszkodzenia zwinięć w transformatorze są albo uszkodzeniami do ziemi, albo uszkodzeniami między zwitkami. Uszkodzenia fazowe między zwinięciami w transformatorze są rzadkie. Uszkodzenia fazowe w transformatorze mogą wystąpić z powodu przepalania izolatorów i uszkodzeń w sprzęcie zmiany stawek. Bez względu na typ uszkodzenia, transformator musi zostać natychmiastowo odizolowany w przypadku uszkodzenia, w przeciwnym razie może dojść do poważnej awarii w systemie elektroenergetycznym.
Nasienne uszkodzenia to wewnętrzne uszkodzenia, które nie stanowią natychmiastowego zagrożenia. Ale jeśli te uszkodzenia zostaną pominięte i nie będą one uwzględnione, mogą one prowadzić do poważnych uszkodzeń. Uszkodzenia z tej grupy są głównie krótkimi przebiegami między laminami spowodowanymi awarią izolacji między laminami rdzenia, obniżeniem poziomu oleju z powodu przecieku, blokadą dróg przepływu oleju. Wszystkie te uszkodzenia prowadzą do nadgrzewania. Dlatego schemat ochrony transformatora jest również wymagany dla nasionych uszkodzeń transformatora. Uszkodzenie do ziemi, bardzo blisko punktu neutralnego gwiazdowego zwinięcia transformatora, może również być uznane za nasienne uszkodzenie.
Wpływ połączeń zwinięć i uziemienia na wielkość prądu uszkodzenia do ziemi.
Istnieją mainly dwa warunki, aby prąd uszkodzenia do ziemi mógł przepływać podczas uszkodzeń zwinięcia do ziemi,

1. Istnieje prąd, dzięki któremu prąd może przepływać do i z zwinięcia.

2. Zachowana jest równowaga ampero-obrotów między zwinięciami.

Wartość prądu uszkodzenia do ziemi zwinięcia zależy od położenia uszkodzenia na zwinięciu, metody połączenia zwinięć i metody uziemienia. Punkt neutralny zwinięć może być uziemiony solidnie lub poprzez rezystor. Na stronie delty transformatora system jest uziemiony poprzez transformator uziemienia. Transformator uziemienia zapewnia ścieżkę o niskim impedancie dla prądu sekwencji zerowej i wysokiego impedancie dla prądów sekwencji dodatniej i ujemnej.

Gwiazdowe zwinięcie z uziemionym rezystorem neutralnym

W tym przypadku punkt neutralny transformatora jest uziemiony poprzez rezystor, a wartość impedancji tego rezystora jest znacznie wyższa niż impedancja zwinięcia transformatora. Oznacza to, że wartość impedancji zwinięcia transformatora jest zaniedbywalna w porównaniu z impedancją rezystora uziemienia. Wartość prądu do ziemi jest proporcjonalna do położenia uszkodzenia w zwinięciu. Ponieważ prąd uszkodzenia w pierwotnym zwinięciu transformatorów jest proporcjonalny do stosunku skróconych zwitków wtórnych do całkowitej liczby zwitków pierwotnych, prąd uszkodzenia pierwotny będzie proporcjonalny do kwadratu procentu skróconych zwitków. Zmiana prądu uszkodzenia zarówno w pierwotnym, jak i wtórnym zwinięciu jest pokazana poniżej.

Gwiazdowe zwinięcie z solidnie uziemionym punktem neutralnym

W tym przypadku wielkość prądu uszkodzenia do ziemi jest ograniczona jedynie przez impedancję zwinięcia, a uszkodzenie nie jest już proporcjonalne do położenia uszkodzenia. Powodem tej nieliniowości jest nierównoważne połączenie wirowe.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o kontakt w celu usunięcia.