- Заштита трансформатора за различите типове трансформатора
- Уобичајени типови заштите трансформатора
- Заштита од прегревања у трансформаторима
- Заштита од прекомерне струје у трансформатору
- Диференцијална заштита трансформатора
- Ограничена заштита од земљоспоја
- Релеј Буцххолз (откривање гаса)
- Заштита од прекомерног флукса
Трансформатори су једна од најкритичнијих и најскупљих компоненти било ког дистрибутивног система. То је затворени статички уређај који је обично заливен уљем и стога су грешке које му се јављају ограничене. Али ефекат ретке грешке може бити веома опасан за трансформатор, а дуго време поправке и замене трансформатора погоршава ствари. Стога заштита енергетских трансформатора постаје веома битна.
Кварови који се јављају на трансформатору углавном се деле на две врсте, а то су спољни кварови и унутрашњи кварови, како би се избегла опасност за трансформатор, спољни квар се уклања сложеним релејним системом у најкраћем могућем року. Интерни кварови се углавном заснивају на сензорима и мерним системима. О тим процесима ћемо говорити даље у чланку. Пре него што стигнемо тамо, важно је схватити да постоји много врста трансформатора и у овом чланку ћемо расправљати углавном о енергетском трансформатору који се користи у дистрибутивним системима. Такође можете научити о раду енергетског трансформатора да бисте разумели његове основе.
Основне заштитне карактеристике попут заштите од прекомерног узбуђења и заштите засноване на температури могу препознати услове који евентуално доводе до стања квара, али потпуна заштита трансформатора коју пружају релеји и струјни трансформатори погодна је за трансформаторе у критичним применама.
Дакле, у овом чланку ћемо говорити о најчешћим принципима који се користе за заштиту трансформатора од катастрофалних кварова.
Заштита трансформатора за различите типове трансформатора
Систем заштите који се користи за енергетски трансформатор зависи од категорија трансформатора. Табела испод показује да,
| Категорија | Оцена трансформатора - КВА | |
| 1 фаза | 3 фаза | |
| Ја | 5 - 500 | 15 - 500 |
| ИИ | 501 - 1667 | 501 - 5000 |
| ИИИ | 1668 - 10.000 | 5001 - 30.000 |
| ИВ | > 10.000 | > 30.000 |
- Трансформатори у опсегу од 500 КВА спадају у категорију И и ИИ, па су они заштићени осигурачима, али за заштиту трансформатора до 1000 кВА (дистрибутивни трансформатори за 11кВ и 33кВ) обично се користе прекидачи средњег напона.
- За трансформаторе од 10 МВА и више, који спада у (ИИИ и ИВ категорију), диференцијални релеји морали су да се користе за њихову заштиту.
Поред тога, механички релеји као што су Буцххолтз релеји и изненадни релеји притиска широко се примењују за заштиту трансформатора. Поред ових релеја, заштита од топлотног преоптерећења често се примењује како би се продужио век трафоа, а не ради откривања кварова.
Уобичајени типови заштите трансформатора
- Заштита од прегревања
- Прекострујна заштита
- Диференцијална заштита трансформатора
- Заштита од земљоспоја (ограничена)
- Релеј Буцххолз (откривање гаса)
- Заштита од прекомерног флукса
Заштита од прегревања у трансформаторима
Трансформатори се прегревају због преоптерећења и услова кратког споја. Дозвољено преоптерећење и одговарајуће трајање зависе од врсте трансформатора и класе изолације која се користи за трансформатор.
Већа оптерећења могу се одржати врло кратко, ако трају веома дуго, могу оштетити изолацију услед пораста температуре изнад претпостављене максималне температуре. Температура у уљно хлађеном трансформатору сматра се максималном када се његова температура од 95 * Ц, преко које се животни век трансформатора смањује и штетно делује на изолацију жице. Због тога заштита од прегревања постаје неопходна.
Велики трансформатори имају уређаје за детекцију температуре уља или намотаја, који мере температуру уља или намотаја, обично постоје два начина мерења, један се односи на мерење врућих тачака, а други као мерење горњег уља, доња слика приказује типичан термометар са кутијом за контролу температуре из реинхаусена који се користи за мерење температуре конзервативног типа трансформатора изолованог течношћу.
Кутија има мерни бројчаник који показује температуру трансформатора (која је црна игла), а црвена игла показује постављену вредност аларма. Ако црна игла надмаши црвену, уређај ће активирати аларм.
Ако погледамо доле, можемо видети четири стрелице кроз које можемо да конфигуришемо уређај да делује као аларм или пут или се могу користити за покретање или заустављање пумпи или вентилатора за хлађење.
Као што видите на слици, термометар је постављен на врх резервоара трансформатора изнад језгра и намотаја, то је учињено јер ће највиша температура бити у центру резервоара због језгра и намотаја. Ова температура је позната као највиша температура уља. Ова температура даје нам процену температуре вруће тачке језгра трансформатора. Данашњи оптички каблови се користе у намоту ниског напона за тачно мерење температуре трансформатора. Тако се спроводи заштита од прегревања.
Заштита од прекомерне струје у трансформатору
Систем заштите од прекомерне струје један је од најранијих развијених система заштите, степенасти систем прекомерне струје развијен је за заштиту од прекомерних струјних услова. дистрибутери напајања користе ову методу за откривање кварова уз помоћ ИДМТ релеја. односно релеји који имају:
- Обрнута карактеристика, и
- Минимално време рада.
Могућности ИДМТ релеја су ограничене. Ове врсте релеја морају се подесити на 150% до 200% максималне називне струје, у супротном, релеји ће радити у случају ванредног преоптерећења. Због тога ови релеји пружају мању заштиту за кварове у резервоару трансформатора.
Диференцијална заштита трансформатора
Процентуално пристрасна диференцијална заштита користи се за заштиту енергетских трансформатора и једна је од најчешћих шема заштите трансформатора која пружа најбољу укупну заштиту. Ове врсте заштите користе се за трансформаторе снаге веће од 2 МВА.
Трансформатор је на једној страни повезан звездом, а на другој страни је повезан делта. ЦТ на звезданој страни су делта повезани, а они на трокутној страни звездани. Неутрална страна оба трансформатора су уземљена.
Трансформатор има две завојнице, једна је радна завојница, а друга завојна завојница. Као што и само име говори, стезна завојница се користи за производњу силе стезања, а радна завојница за производњу радне силе. Задржавајући калем повезан је са секундарним намотајем струјних трансформатора, а радни калем је повезан између тачке еквипотенцијала ЦТ-а.
Рад диференцијалне заштите трансформатора:
Обично радна завојница не носи струју јер се струја поклапа са обе стране енергетских трансформатора, када се унутарњи квар догоди у намотајима, равнотежа се промени и радне завојнице диференцијалног релеја почну да стварају диференцијалну струју између две стране трансформатора. Дакле, релеј искључује прекидаче и штити главни трансформатор.
Ограничена заштита од земљоспоја
Јако велика струја квара може да протјече када дође до квара на чахури трансформатора. У том случају, квар треба отклонити што је пре могуће. Досег одређеног заштитног уређаја треба да буде ограничен само на зону трансформатора, што значи да ако се земљоспој догоди на другом месту, релеј додељен за ту зону треба да се активира, а остали релеји треба да остану исти. Дакле, зато се релеј назива Ограничени релеј за заштиту од земљоспоја.
На горњој слици заштитна опрема налази се на заштићеној страни трансформатора. Претпоставимо да је ово примарна страна, а такође претпоставимо да постоји земљоспој на секундарној страни трансформатора. Ако постоји квар на земљи, због квара на земљи, компонента нулте секвенце ће бити тамо, а она ће кружити само на секундарној страни. И то се неће одразити на примарној страни трансформатора.
Овај релеј има три фазе, ако дође до квара, имаће три компоненте, компоненте позитивне секвенце, компоненте негативне секвенце и компоненте нулте секвенце. Будући да су позитивне компоненте шљокица померене за 120 *, па ће у сваком тренутку зброј свих струја проћи кроз заштитни релеј. Дакле, зброј њихових струја биће једнак нули, јер су померени за 120 *. Сличан је случај са компонентама негативног низа.
Претпоставимо сада да се догоди стање квара. Ту квар ће открити ЦТ, јер има компоненту нултог низа и струја почиње да тече кроз заштитни релеј, када се то догоди, релеј ће се искључити и заштитити трансформатор.
Релеј Буцххолз (откривање гаса)
Горња слика приказује Буцххолз релеј. Буцххолтз релеј је опремљена између главне трафо јединице и резервоара конзерватора када се појави грешка у трансформатора, не детектује решен гаса уз помоћ прекидача флоат.
Ако пажљиво погледате, можете видети стрелицу, гас тече из главног резервоара у резервоар конзерватора, нормално у самом трансформатору не би требало бити гаса. Већина гаса се назива раствореним гасом и може се произвести девет различитих врста гасова, зависно од стања квара. На врху овог релеја налазе се два вентила, који се користе за смањење накупљања гаса, а користи се и за вађење узорка гаса.
Када се догоди стање квара, имамо варнице између намотаја или између намотаја и језгра. Ова мала електрична пражњења у намотајима загреваће изолационо уље, а уље ће се распасти, тако да производи гасове, јачина квара открива које се чаше стварају.
Велико пражњење енергије ће произвести ацетилен, а као што можда знате, ацетилену је потребно много енергије да би се произвео. И увек треба да се сећате да ће било која врста квара произвести гасове, анализирајући количину гаса, можемо утврдити озбиљност квара.
Како функционише релеј Буцххолз (откривање гаса)?
Као што видите са слике, имамо два пловка: горњи пловак и доњи пловак, такође имамо преградну плочу која потискује доњи пловак.
Када се догоди велика електрична грешка, он производи пуно гаса него што гас пролази кроз цев, која помера преградну плочу и која присиљава доњи плутајући доле, сада имамо комбинацију, горњи пловак је горе, а доњи пловак је надоле и преградна плоча се нагнула. Ова комбинација указује да је дошло до масовног квара. који искључује трансформатор и такође генерише аларм. Слика испод показује управо то,
Али ово није једини сценарио у којем овај релеј може бити користан, замислите ситуацију када се унутар трансформатора догађа мање напухавање које се дешава, те арке производе малу количину гаса, овај гас ствара притисак унутар релеја и горњи пловак силази потискујући уље унутар њега, сада релеј генерира аларм у овој ситуацији, горњи пловак је доле, доњи пловак је непромењен и преградна плоча је непромењена ако се открије ова конфигурација, можемо бити сигурни да имамо споро нагомилавање гаса. Слика испод показује управо то,
Сада знамо да имамо грешку и испустит ћемо део гаса помоћу вентила изнад релеја и анализирати гас како бисмо сазнали тачан разлог за ово накупљање гаса.
Овај релеј такође може открити услове када ниво изолационог уља пада услед цурења у кућишту трансформатора, у том стању горњи пловак пада, доњи пловак пада, а преградна плоча остаје у истом положају. У овом стању добијамо другачији аларм. Слика испод приказује рад.
Са ове три методе, Буцххолз релеј открива кварове.
Заштита од прекомерног флукса
Трансформатор је дизајниран да ради на фиксном нивоу флукса који премашује тај ниво флукса и језгро се засићује, засићење језгра изазива загревање језгра које брзо следи кроз остале делове трансформатора што доводи до прегревања компонената, па према томе заштита од флукса постаје неопходна, јер штити језгро трансформатора. До ситуација прекомерног флукса може доћи због пренапона или смањења фреквенције система.
Да би се трансформатор заштитио од прекомерног флуксирања, користи се релеј за прекомерно флуксирање. Релеј прекомерног флуксирања мери однос напона / фреквенције за израчунавање густине флукса у језгру. Брзи пораст напона услед привремених појава у електроенергетском систему може проузроковати прекомерно флуксирање, али прелазни елементи брзо умирују, па је тренутно пожељно искључивање трансформатора непожељно.
Густина флукса је директно пропорционална односу напона и фреквенције (В / ф) и инструмент треба да открије однос ако вредност овог односа постане већа од јединице, то се врши помоћу релеја заснованог на микроконтролеру који мери напон и фреквенцију у реалном времену, затим израчунава стопу и упоређује је са унапред израчунатим вредностима. Релеј је програмиран за обрнуто одређено минимално време (ИДМТ карактеристике). Али подешавање се може извршити ручно ако је то услов. На овај начин, сврха ће бити испуњена без угрожавања заштите од прекомерног флукса. Сада видимо колико је важно спречити прекомерно струјање трансформатора.
Надам се да сте уживали у чланку и научили нешто корисно. Ако имате питања, оставите их у одељку за коментаре или користите наше форуме за друга техничка питања.