Transformer skydd och transformerfel

Det finns olika typer av transformatorer som tvåvindings eller trevindings elektriska krafttransformatorer, autotransformatorer, reglerande transformatorer, jordnings-transformatorer, rektifierings-transformatorer etc. Olika transformatorer kräver olika scheman för transformatorskydd beroende på deras betydelse, vindningsanslutningar, jordningsmetoder och driftläge etc.
Det är vanligt att tillhandahålla Buchholz-relä-skydd för alla transformatorer på 0,5 MVA och över. För alla mindre fördelnings-transformatorer används endast högspänningsfusor som huvudskydd. För alla större och viktiga fördelnings-transformatorer används överströmningsskydd tillsammans med inskränkt jordfelsskydd.
Differentialskydd bör tillhandahållas för transformatorer på över 5 MVA.

Beroende på normala driftförhållanden, natur av transformatorfel, grad av hållbar överbelastning, schema för spänningsändring och många andra faktorer väljs lämpliga transformatorskydd-scheman.

Natur av transformatorfel

Även om en elektrisk krafttransformator är ett statiskt enhet, måste interna spänningar som uppstår från ovanliga systemförhållanden tas i beaktning.
En transformator lider generellt av följande typer av transformatorfel-

1. Överströmning på grund av överbelastning och externa kortslutningar,

2. Terminalfel,

3. Vindningsfel,

4. Inledande fel.

Alla ovan nämnda transformatorfel orsakar mekaniska och termiska spänningar inuti transformatorns vindning och dess anslutningar. Termiska spänningar leder till överhettning vilket slutligen påverkar transformatorns isoleringssystem. Försvagad isolering leder till vindningsfel. Ibland kan misslyckande av transformatorns kylsystem leda till överhettning av transformatorn. Så transformatorskydd-scheman är mycket nödvändiga.

Kortslutningsströmmen i en elektrisk transformator begränsas normalt av dess reaktans och vid låg reaktans kan värdet av kortslutningsströmmen bli extremt högt. Varaktigheten av externa kortslutningar som en transformator kan uthärda utan skada anges i BSS 171:1936.

De allmänna vindningsfelen i en transformator är antingen jordfel eller mellanvarvsfel. Felfel mellan faser i en transformator är sällsynt. Fasefelen i en elektrisk transformator kan uppstå på grund av fläktfläkt eller fel i spänningsändringsutrustning. Oavsett vilka fel det handlar om måste transformatorn genast isoleras under fel, annars kan det uppstå en stor nedbrytning i elektriska kraftsystemet.
Inledande fel är interna fel som inte utgör någon omedelbar fara. Men om dessa fel ignoreras och inte bemötts kan de leda till stora fel. Fel i denna grupp är huvudsakligen kortslutning mellan laminerade plattor på grund av isoleringsfel, minskning av oljenivån på grund av oljeleckage, blockering av oljevägar. Alla dessa fel leder till överhettning. Så transformatorskydd-schema behövs också för inledande transformatorfel. Jordfel, mycket nära neutralpunkten av transformatorns stjärnvindning, kan också betraktas som ett inledande fel.
Påverkan av vindningsanslutningar och jordning på jordfelströmsmagnitude.
Det finns huvudsakligen två villkor för jordfelström att flöda under vindning till jordfel,

1. Det finns en ström för strömmen att flöda in och ut ur vindningen.

2. Amperturnbalans upprätthålls mellan vindningarna.

Värdet av vindningsjordfelström beror på positionen av felet på vindningen, metoden för vindningsanslutning och metoden för jordning. Stjärnpunkten av vindningarna kan vara jordad antingen solidt eller via en motståndare. På deltasidan av transformatorn är systemet jordat genom en jordnings-transformator. Jordnings- eller jordnings-transformator ger en låg impedansväg för nollsekvensströmmen och hög impedans för positiva och negativa sekvensströmmar.

Stjärnvindning med neutral motståndsjordad

I detta fall är neutralpunkten av transformatorn jordad via en motståndare och värdet av dess impedans är mycket högre än vindningsimpedansen av transformatorn. Det innebär att värdet av transformatorns vindningsimpedans är försumbart jämfört med impedansen av jordningsmotståndaren. Värdet av jordströmmen är därför proportionellt mot positionen av felet i vindningen. Eftersom felströmmen i primär vindning av transformatorerna är proportionell mot kvoten mellan de kortslutade sekundära varv och totala varv i primär vindning, kommer den primära felströmmen att vara proportionell mot kvadraten av procentandelen av vindning som är kortsluten. Variationen av felströmmen både i primär och sekundär vindning visas nedan.

Stjärnvindning med neutral solidt jordad

I detta fall begränsas magnituden av jordfelströmmen enbart av vindningsimpedansen och felet är inte längre proportionellt mot positionen av felet. Anledningen till denna icke-linjäritet är obalanserad fluxlänkning.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.