Защита трансформаторов и неисправности трансформаторов
Существуют различные виды трансформаторов, такие как двухобмоточные или трехобмоточные электрические силовые трансформаторы, автотрансформаторы, регулирующие трансформаторы, заземляющие трансформаторы, выпрямительные трансформаторы и т.д. Разные трансформаторы требуют различных схем защиты трансформаторов в зависимости от их важности, соединений обмоток, методов заземления и режима работы и т.д.
Общепринятой практикой является обеспечение защиты реле Бухгольца для всех трансформаторов мощностью 0,5 МВА и выше. Для всех маломощных распределительных трансформаторов в качестве основного защитного устройства используются только высоковольтные предохранители. Для всех более крупных и важных распределительных трансформаторов применяется защита от перегрузки по току вместе с ограниченной защитой от замыкания на землю.
Дифференциальная защита должна быть предусмотрена для трансформаторов мощностью свыше 5 МВА.
В зависимости от нормальных условий эксплуатации, характера неисправностей трансформаторов, степени длительной перегрузки, схемы изменения коэффициента трансформации и многих других факторов, выбираются подходящие схемы защиты трансформаторов.
Характер неисправностей трансформаторов
Хотя электрический силовой трансформатор является статическим устройством, внутренние напряжения, возникающие при аномальных условиях системы, должны учитываться.
Трансформатор обычно подвержен следующим типам неисправностей:
Перегрузка тока из-за перегрузок и внешних коротких замыканий,
Неисправности на выводах,
Неисправности обмоток,
Начальные неисправности.
Все вышеупомянутые неисправности трансформаторов вызывают механические и тепловые напряжения внутри обмоток трансформатора и его соединительных выводов. Тепловые напряжения приводят к перегреву, который в конечном итоге влияет на систему изоляции трансформатора. Ухудшение изоляции приводит к неисправностям обмоток. Иногда отказ системы охлаждения трансформатора также приводит к его перегреву. Поэтому схемы защиты трансформаторов очень необходимы.
Короткозамкнутый ток электрического трансформатора обычно ограничивается его реактивным сопротивлением, и при низком реактивном сопротивлении значение короткозамкнутого тока может быть чрезмерно высоким. Длительность внешних коротких замыканий, которые трансформатор может выдержать без повреждений, указана в BSS 171:1936.
| Процентное реактивное сопротивление трансформатора | Разрешенная длительность неисправности в секундах |
| 4 % | 2 |
| 5 % | 3 |
| 6 % | 4 |
| 7 % и выше | 5 |
Общие неисправности обмоток трансформатора либо являются замыканиями на землю, либо межвитковыми замыканиями. Фазные замыкания между обмотками в трансформаторе редки. Фазные неисправности в электрическом трансформаторе могут возникнуть из-за пробоя изоляции на вводах и неисправностей в оборудовании для изменения коэффициента трансформации. Независимо от типа неисправности, трансформатор должен быть немедленно отключен во время неисправности, иначе может произойти серьезный отказ в электрической энергосистеме.
Начальные неисправности — это внутренние неисправности, которые не представляют немедленной опасности. Однако, если эти неисправности игнорируются и не учитываются, они могут привести к серьезным неисправностям. Неисправности в этой группе в основном связаны с межламинированными короткими замыканиями из-за отказа изоляции между ламинами сердечника, снижением уровня масла из-за утечки масла, блокировкой путей потока масла. Все эти неисправности приводят к перегреву. Поэтому схемы защиты трансформаторов также необходимы для начальных неисправностей трансформаторов. Замыкание на землю, близкое к нейтральной точке звездной обмотки трансформатора, также может рассматриваться как начальная неисправность.
Влияние соединений обмоток и заземления на величину тока замыкания на землю.
Существует два основных условия для протекания тока замыкания на землю при неисправностях обмоток на землю:
Существует путь для протекания тока в и из обмотки.
Сохраняется баланс ампер-витков между обмотками.
Значение тока замыкания на землю обмотки зависит от положения неисправности на обмотке, метода соединения обмоток и метода заземления. Нейтральная точка обмоток может быть заземлена либо жестко, либо через резистор. На треугольной стороне трансформатора система заземлена через заземляющий трансформатор. Заземляющий трансформатор обеспечивает низкоомный путь для нулевой последовательности тока и высокоомный путь для положительной и отрицательной последовательностей токов.
Звездная обмотка с резистором на нейтрали
В этом случае нейтральная точка трансформатора заземлена через резистор, и значение импеданса резистора намного выше, чем импеданс обмоток трансформатора. Это означает, что значение импеданса обмоток трансформатора пренебрежимо мало по сравнению с импедансом заземляющего резистора. Следовательно, значение тока замыкания на землю пропорционально положению неисправности в обмотке. Поскольку ток неисправности в первичной обмотке трансформаторов пропорционален отношению количества короткозамкнутых вторичных витков к общему числу витков на первичной обмотке, ток неисправности на первичной обмотке будет пропорционален квадрату процента короткозамкнутых витков. Вариация тока неисправности как на первичной, так и на вторичной обмотках показана ниже.
Звездная обмотка с жестким заземлением нейтрали
В этом случае величина тока замыкания на землю ограничивается исключительно импедансом обмоток, и ток неисправности уже не пропорционален положению неисправности. Причина этого нелинейного поведения — несимметричная связь потоков.
Заявление: Уважайте оригиналы, хорошие статьи стоят делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
