Protecció diferencial d'un transformador

Protecció diferencial d'un transformador

Els transformadors són un dels components clau en els sistemes elèctrics. Com a dispositius estàtics, totalment tancats i sovint immersos en oli, les avaries en aquests són relativament infreqüents. No obstant això, fins i tot una avaria rara pot tenir conseqüències greus per a un transformador. Així, protegir els transformadors contra possibles avaries és de vital importància.

Les avaries en els transformadors es classifiquen principalment en dos tipus: avaries externes i avaries internes. Les avaries externes es resolen ràpidament pel sistema de relés fora del transformador per evitar qualsevol danys al transformador deguts a aquestes avaries. Per a les avaries internes en aquest tipus de transformador, s'utilitza un sistema de protecció diferencial.

Els esquemes de protecció diferencial s'utilitzen principalment per protegir contra avaries entre fases i avaries fase-terra. La protecció diferencial per a transformadors de potència es basa en el principi de corrent circulant de Merz-Prize. Aquesta protecció s'aplica generalment a transformadors amb una capacitat superior a 2 MVA.

Connexió per la protecció diferencial del transformador

Els transformadors de potència estan connectats en estrella en un costat i en delta en l'altre. Els transformadors de corrent (CTs) en el costat connectat en estrella estan connectats en delta, mentre que els del costat connectat en delta estan connectats en estrella. Els neutrals tant de la connexió en estrella del transformador de corrent com de la connexió en estrella del transformador de potència estan aterrats.

Una bobina de restricció s'acopla entre els voltants secundaris dels transformadors de corrent. Aquesta bobina de restricció regula la sensibilitat del sistema. La bobina d'operació es col·loca entre el punt de derivació de la bobina de restricció i el punt d'estrella dels voltants secundaris dels transformadors de corrent.

Funcionament del sistema de protecció diferencial

En condicions normals, la bobina d'operació no porta corrent ja que els corrents en ambdós costats del transformador de potència estan en equilibri. Tanmateix, quan ocorre una avaria interna dins dels voltants del transformador de potència, aquest equilibri es veu interromput. En conseqüència, les bobines d'operació del relé diferencial porten un corrent que correspon a la diferència de corrent entre els dos costats del transformador. Com a resultat, el relé activa els interruptors principals en ambdós costats del transformador de potència.

Problemes amb el sistema de protecció diferencial

Quan un transformador s'enenergita, passa per ell una corrent transitori d'excitació magnètica. Aquesta corrent pot arribar a ser 10 vegades la corrent a càrrega completa i decayeix amb el temps. Aquesta corrent d'excitació flueix en el voltant primari del transformador de potència, causant una discrepància en la sortida dels transformadors de corrent. Això, a la vegada, pot fer que la protecció diferencial del transformador funcioni incorrectament.

Per solucionar aquest problema, es col·loca un fusible de xoc a través de la bobina del relé. Aquests fusibles són de tipus limitat en temps amb característica inversa i no funcionen durant la breu durada de la sobrecorrent d'entrada. Quan ocorre una avaria, els fusibles exploten, permetent que la corrent d'avaria pugui fluir a través de les bobines del relé i activar el sistema de protecció. Aquest problema també es pot mitigar utilitzant un relé amb característica inversa i mínima definida en lloc d'un relé de tipus instantani.