- Προστασία μετασχηματιστή για διαφορετικούς τύπους μετασχηματιστών
- Κοινοί τύποι προστασίας μετασχηματιστή
- Προστασία υπερθέρμανσης σε μετασχηματιστές
- Προστασία υπερέντασης στον μετασχηματιστή
- Διαφορική προστασία του μετασχηματιστή
- Περιορισμένη προστασία σφαλμάτων γης
- Ρελέ Buchholz (Ανίχνευση αερίου)
- Προστασία από υπερβολική ροή
Οι μετασχηματιστές είναι ένα από τα πιο κρίσιμα και ακριβά συστατικά οποιουδήποτε συστήματος διανομής. Πρόκειται για μια κλειστή στατική συσκευή που είναι συνήθως βυθισμένη σε λάδι, και ως εκ τούτου τα σφάλματα που εμφανίζονται σε αυτήν είναι περιορισμένα. Αλλά η επίδραση ενός σπάνιου σφάλματος μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνη για τον μετασχηματιστή και ο μεγάλος χρόνος παράδοσης για την επισκευή και την αντικατάσταση των μετασχηματιστών κάνει τα πράγματα ακόμη χειρότερα. Ως εκ τούτου, η προστασία των μετασχηματιστών ισχύος καθίσταται πολύ κρίσιμη.
Τα σφάλματα που συμβαίνουν σε έναν μετασχηματιστή χωρίζονται κυρίως σε δύο τύπους, δηλαδή, εξωτερικά σφάλματα και εσωτερικά σφάλματα, για να αποφευχθεί ο κίνδυνος για τον μετασχηματιστή, ένα εξωτερικό σφάλμα διορθώνεται από ένα σύνθετο σύστημα ρελέ εντός του συντομότερου δυνατού χρόνου. Τα εσωτερικά σφάλματα βασίζονται κυρίως σε αισθητήρες και συστήματα μέτρησης. Θα μιλήσουμε για αυτές τις διαδικασίες περαιτέρω στο άρθρο. Πριν φτάσουμε εκεί, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι υπάρχουν πολλοί τύποι μετασχηματιστών και σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε κυρίως για μετασχηματιστή ισχύος που χρησιμοποιείται σε συστήματα διανομής. Μπορείτε επίσης να μάθετε για τη λειτουργία του μετασχηματιστή ισχύος για να κατανοήσετε τα βασικά του.
Τα βασικά χαρακτηριστικά προστασίας όπως η προστασία από υπερβολική διέγερση και η προστασία βάσει θερμοκρασίας μπορούν να αναγνωρίσουν συνθήκες που τελικά οδηγούν σε κατάσταση βλάβης, αλλά η πλήρης προστασία μετασχηματιστή που παρέχεται από ρελέ και μετασχηματιστές ρεύματος είναι κατάλληλη για μετασχηματιστές σε κρίσιμες εφαρμογές.
Έτσι, σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για τις πιο κοινές αρχές που χρησιμοποιούνται για την προστασία των μετασχηματιστών από καταστροφικές αστοχίες.
Προστασία μετασχηματιστή για διαφορετικούς τύπους μετασχηματιστών
Το σύστημα προστασίας που χρησιμοποιείται για μετασχηματιστή ισχύος εξαρτάται από τις κατηγορίες του μετασχηματιστή. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει ότι,
| Κατηγορία | Βαθμολογία μετασχηματιστή - KVA | |
| 1 φάση | 3 φάση | |
| Εγώ | 5 - 500 | 15 - 500 |
| ΙΙ | 501 - 1667 | 501 - 5000 |
| III | 1668 - 10.000 | 5001 - 30.000 |
| IV | > 10.000 | > 30.000 |
- Οι μετασχηματιστές εντός των 500 KVA εμπίπτουν στην κατηγορία (Κατηγορία I & II), επομένως αυτοί προστατεύονται χρησιμοποιώντας ασφάλειες, αλλά για την προστασία μετασχηματιστών έως 1000 kVA (μετασχηματιστές διανομής για 11kV και 33kV) Οι διακόπτες μέσης τάσης χρησιμοποιούνται συνήθως.
- Για μετασχηματιστές 10 MVA και άνω, που εμπίπτουν στην κατηγορία (Κατηγορία III & IV), χρειάστηκαν να χρησιμοποιηθούν διαφορικά ρελέ για την προστασία τους.
Επιπλέον, μηχανικά ρελέ όπως ρελέ Buchholtz και ξαφνικά ρελέ πίεσης εφαρμόζονται ευρέως για προστασία μετασχηματιστή. Εκτός από αυτά τα ρελέ, η θερμική προστασία υπερφόρτωσης εφαρμόζεται συχνά για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής ενός μετασχηματιστή παρά για την ανίχνευση βλαβών.
Κοινοί τύποι προστασίας μετασχηματιστή
- Προστασία υπερθέρμανσης
- Προστασία από υπερένταση
- Διαφορική προστασία του μετασχηματιστή
- Προστασία σφαλμάτων γης (περιορισμένη)
- Ρελέ Buchholz (Ανίχνευση αερίου)
- Προστασία υπερβολικής ροής
Προστασία υπερθέρμανσης σε μετασχηματιστές
Οι μετασχηματιστές υπερθερμαίνονται λόγω υπερφόρτωσης και βραχυκυκλώματος. Η επιτρεπόμενη υπερφόρτωση και η αντίστοιχη διάρκεια εξαρτώνται από τον τύπο του μετασχηματιστή και την κατηγορία μόνωσης που χρησιμοποιείται για τον μετασχηματιστή.
Υψηλότερα φορτία μπορούν να διατηρηθούν για πολύ μικρό χρονικό διάστημα εάν είναι για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορεί να προκαλέσει ζημιά στη μόνωση λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας πάνω από την υποτιθέμενη μέγιστη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία στον μετασχηματιστή με ψύξη λαδιού θεωρείται μέγιστη όταν είναι 95 * C, πέρα από την οποία μειώνεται το προσδόκιμο ζωής του μετασχηματιστή και έχει επιζήμια αποτελέσματα στη μόνωση του καλωδίου. Γι 'αυτό η προστασία από την υπερθέρμανση καθίσταται απαραίτητη.
Οι μεγάλοι μετασχηματιστές έχουν συσκευές ανίχνευσης θερμοκρασίας λαδιού ή περιέλιξης, οι οποίες μετρούν τη θερμοκρασία λαδιού ή περιέλιξης, συνήθως υπάρχουν δύο τρόποι μέτρησης, ο ένας αναφέρεται στη μέτρηση καυτού σημείου και ο δεύτερος αναφέρεται ως μέτρηση κορυφαίου λαδιού, η παρακάτω εικόνα δείχνει μια τυπική θερμόμετρο με ένα κουτί ελέγχου θερμοκρασίας από το rehausen που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας ενός συντηρητικού τύπου μετασχηματιστή με μόνωση υγρού.
Το κουτί έχει ένα μανόμετρο που δείχνει τη θερμοκρασία του μετασχηματιστή (που είναι η μαύρη βελόνα) και η κόκκινη βελόνα δείχνει το σημείο ρύθμισης του συναγερμού. Εάν η μαύρη βελόνα ξεπεράσει την κόκκινη βελόνα, η συσκευή θα ενεργοποιήσει έναν συναγερμό.
Αν κοιτάξουμε προς τα κάτω, μπορούμε να δούμε τέσσερα βέλη μέσω των οποίων μπορούμε να ρυθμίσουμε τη συσκευή ώστε να λειτουργεί ως συναγερμός ή ταξίδι ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκκίνηση ή διακοπή αντλιών ή ανεμιστήρων ψύξης.
Όπως μπορείτε να δείτε στην εικόνα, το θερμόμετρο είναι τοποθετημένο στην κορυφή της δεξαμενής μετασχηματιστή πάνω από τον πυρήνα και την περιέλιξη, αυτό γίνεται επειδή η υψηλότερη θερμοκρασία θα είναι στο κέντρο της δεξαμενής λόγω του πυρήνα και των περιελίξεων. Αυτή η θερμοκρασία είναι γνωστή ως η κορυφαία θερμοκρασία λαδιού. Αυτή η θερμοκρασία μας δίνει μια εκτίμηση της Θερμοκρασίας Hot-spot του πυρήνα του μετασχηματιστή. Τα σημερινά καλώδια οπτικών ινών χρησιμοποιούνται στην περιέλιξη χαμηλής τάσης για να μετρήσουν με ακρίβεια τη θερμοκρασία του μετασχηματιστή. Έτσι εφαρμόζεται η προστασία από υπερθέρμανση.
Προστασία υπερέντασης στον μετασχηματιστή
Το σύστημα προστασίας από υπερένταση είναι ένα από τα πρώτα αναπτυγμένα συστήματα προστασίας εκεί έξω, το σύστημα διαβαθμισμένης υπερέντασης αναπτύχθηκε για την προστασία από συνθήκες υπερέντασης. οι διανομείς ισχύος χρησιμοποιούν αυτήν τη μέθοδο για τον εντοπισμό σφαλμάτων με τη βοήθεια των ρελέ IDMT. δηλαδή, τα ρελέ που έχουν:
- Αντίστροφο χαρακτηριστικό, και
- Ελάχιστος χρόνος λειτουργίας.
Οι δυνατότητες του ρελέ IDMT είναι περιορισμένες. Αυτά τα είδη ρελέ πρέπει να ρυθμιστούν 150% έως 200% του μέγιστου ονομαστικού ρεύματος, αλλιώς, τα ρελέ θα λειτουργούν για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Επομένως, αυτά τα ρελέ παρέχουν μικρή προστασία για βλάβες στο εσωτερικό της δεξαμενής του μετασχηματιστή.
Διαφορική προστασία του μετασχηματιστή
Το Percentage Biased Current Differential Protection χρησιμοποιείται για την προστασία μετασχηματιστών ισχύος και είναι ένα από τα πιο κοινά συστήματα προστασίας μετασχηματιστών που παρέχουν την καλύτερη συνολική προστασία. Αυτοί οι τύποι προστασίας χρησιμοποιούνται για μετασχηματιστές με ονομαστική ισχύ που υπερβαίνει τα 2 MVA.
Ο μετασχηματιστής είναι συνδεδεμένος με αστέρι στη μία πλευρά και δέλτα συνδεδεμένος με την άλλη πλευρά. Τα CT στην πλευρά του αστεριού είναι συνδεδεμένα με δέλτα και αυτά στην πλευρά που είναι συνδεδεμένα στο δέλτα είναι συνδεδεμένα με αστέρια. Το ουδέτερο και των δύο μετασχηματιστών είναι γειωμένο.
Ο μετασχηματιστής έχει δύο πηνία, το ένα είναι το πηνίο λειτουργίας και το άλλο είναι το πηνίο συγκράτησης. Όπως υποδηλώνει το όνομα, το πηνίο συγκράτησης χρησιμοποιείται για την παραγωγή της δύναμης συγκράτησης και το πηνίο λειτουργίας χρησιμοποιείται για την παραγωγή της δύναμης λειτουργίας. Το πηνίο συγκράτησης συνδέεται με τη δευτερεύουσα περιέλιξη των μετασχηματιστών ρεύματος και το πηνίο λειτουργίας συνδέεται μεταξύ του ισοδυναμικού σημείου του CT.
Λειτουργία διαφορικής προστασίας μετασχηματιστή:
Κανονικά, το πηνίο λειτουργίας δεν φέρει ρεύμα καθώς το ρεύμα ταιριάζει και στις δύο πλευρές των μετασχηματιστών ισχύος, όταν εμφανίζεται εσωτερικό σφάλμα στις περιελίξεις, η ισορροπία αλλάζει και τα πηνία λειτουργίας του διαφορικού ρελέ αρχίζουν να παράγουν διαφορικό ρεύμα μεταξύ των δύο πλευρών του μετασχηματιστή. Έτσι, το ρελέ ενεργοποιεί τους διακόπτες προστασίας και προστατεύει τον κύριο μετασχηματιστή.
Περιορισμένη προστασία σφαλμάτων γης
Ένα πολύ υψηλό ρεύμα σφάλματος μπορεί να ρέει όταν εμφανιστεί σφάλμα στο δακτύλιο του μετασχηματιστή. Σε αυτήν την περίπτωση, το σφάλμα πρέπει να επιλυθεί το συντομότερο δυνατό. Η εμβέλεια μιας συγκεκριμένης συσκευής προστασίας πρέπει να περιορίζεται μόνο στη ζώνη του μετασχηματιστή, πράγμα που σημαίνει ότι εάν εμφανιστεί σφάλμα γείωσης σε διαφορετική θέση, το ρελέ που έχει εκχωρηθεί για τη συγκεκριμένη ζώνη πρέπει να ενεργοποιηθεί και άλλα ρελέ πρέπει να παραμείνουν ίδια. Έτσι, για αυτό το ρελέ ονομάζεται ρελέ προστασίας περιορισμένης γείωσης.
Στην παραπάνω εικόνα, ο εξοπλισμός προστασίας βρίσκεται στην προστατευμένη πλευρά του μετασχηματιστή. Ας υποθέσουμε ότι αυτή είναι η κύρια πλευρά και ας υποθέσουμε επίσης ότι υπάρχει ένα σφάλμα γείωσης στη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή. Τώρα, εάν υπάρχει σφάλμα στην πλευρά του εδάφους, λόγω του σφάλματος γείωσης, θα υπάρχει ένα στοιχείο Zero Sequence Component, και αυτό θα κυκλοφορήσει μόνο στη δευτερεύουσα πλευρά. Και δεν θα αντανακλάται στην κύρια πλευρά του μετασχηματιστή.
Αυτό το ρελέ έχει τρεις φάσεις, εάν παρουσιαστεί σφάλμα, θα έχουν τρία συστατικά, τα συστατικά θετικής ακολουθίας, τα συστατικά αρνητικής ακολουθίας και τα συστατικά μηδενικής ακολουθίας. Επειδή τα συστατικά των θετικών πούλιων μετατοπίζονται κατά 120 *, οπότε οποιαδήποτε στιγμή, το άθροισμα όλων των ρευμάτων θα ρέει μέσω του ρελέ προστασίας. Έτσι, το άθροισμα των ρευμάτων τους θα είναι ίσο με μηδέν, καθώς μετατοπίζονται κατά 120 *. Παρόμοια ισχύει για τα στοιχεία της αρνητικής ακολουθίας.
Τώρα ας υποθέσουμε ότι συμβαίνει μια κατάσταση σφάλματος. Αυτό το σφάλμα θα ανιχνευθεί από τα CT καθώς έχει ένα στοιχείο μηδενικής ακολουθίας και το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω του ρελέ προστασίας, όταν συμβαίνει αυτό, το ρελέ θα σταματήσει και θα προστατεύσει τον μετασχηματιστή.
Ρελέ Buchholz (Ανίχνευση αερίου)
Η παραπάνω εικόνα δείχνει ένα ρελέ Buchholz. Το ρελέ Buchholtz τοποθετείται μεταξύ της κύριας μονάδας μετασχηματιστή και της δεξαμενής συντήρησης όταν εμφανιστεί σφάλμα μέσα στον μετασχηματιστή, ανιχνεύει το διαλυμένο αέριο με τη βοήθεια ενός πλωτήρα.
Εάν κοιτάξετε προσεκτικά, μπορείτε να δείτε ένα βέλος, το αέριο ρέει έξω από την κύρια δεξαμενή στη δεξαμενή συντηρητή, κανονικά δεν πρέπει να υπάρχει αέριο στον ίδιο τον μετασχηματιστή. Το μεγαλύτερο μέρος του αερίου αναφέρεται ως διαλυμένο αέριο και μπορούν να παραχθούν εννέα διαφορετικοί τύποι αερίων ανάλογα με την κατάσταση βλάβης. Υπάρχουν δύο βαλβίδες στην κορυφή αυτού του ρελέ, αυτές οι βαλβίδες χρησιμοποιούνται για τη μείωση της συσσώρευσης αερίου και χρησιμοποιείται επίσης για τη λήψη δείγματος αερίου.
Όταν εμφανίζεται μια κατάσταση βλάβης, έχουμε σπινθήρες μεταξύ των περιελίξεων ή μεταξύ περιελίξεων και του πυρήνα. Αυτές οι μικρές ηλεκτρικές εκκενώσεις στις περιελίξεις θα θερμάνουν το μονωτικό λάδι και το λάδι θα σπάσει, έτσι παράγει αέρια, τη σοβαρότητα της βλάβης, ανιχνεύει ποια γυαλιά δημιουργούνται.
Μια μεγάλη απόρριψη ενέργειας θα έχει παραγωγή ακετυλενίου, και όπως γνωρίζετε, το ακετυλένιο χρειάζεται πολύ ενέργεια για να παραχθεί. Και πρέπει πάντα να θυμάστε ότι οποιοσδήποτε τύπος σφάλματος θα παράγει αέρια, αναλύοντας την ποσότητα του αερίου, μπορούμε να βρούμε τη σοβαρότητα του σφάλματος.
Πώς λειτουργεί το ρελέ Buchholz (Ανίχνευση αερίου);
Όπως μπορείτε να δείτε από την εικόνα, έχουμε δύο πλωτήρες: ένα άνω πλωτήρα και ένα κάτω πλωτήρα, επίσης έχουμε μια πλάκα διαφράγματος που πιέζει το κάτω πλωτήρα.
Όταν συμβαίνει ένα μεγάλο ηλεκτρικό σφάλμα, παράγει πολύ αέριο από ό, τι το αέριο ρέει μέσω του σωλήνα, το οποίο μετατοπίζει την πλάκα διαφράγματος και που αναγκάζει το κάτω να επιπλέει προς τα κάτω, τώρα έχουμε έναν συνδυασμό, το άνω πλωτήρα είναι επάνω και το κάτω πλωτήρα είναι κάτω και η πλάκα διαφράγματος έχει γείρει. Αυτός ο συνδυασμός δείχνει ότι έχει προκύψει τεράστιο σφάλμα. που κλείνει τον μετασχηματιστή και παράγει επίσης συναγερμό. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ακριβώς αυτό,
Αλλά αυτό δεν είναι το μόνο σενάριο όπου αυτό το ρελέ μπορεί να είναι χρήσιμο, φανταστείτε μια κατάσταση όπου μέσα στον μετασχηματιστή υπάρχει μια μικρή καμάρα που συμβαίνει, αυτές οι κιβωτίων παράγουν μια μικρή ποσότητα αερίου, αυτό το αέριο παράγει μια πίεση μέσα στο ρελέ και το το άνω float κατεβαίνει μετατοπίζοντας το λάδι μέσα του, τώρα το ρελέ παράγει συναγερμό σε αυτήν την κατάσταση, το πάνω float είναι κάτω, το κάτω float είναι αμετάβλητο και η πλάκα διαφράγματος είναι αμετάβλητη αν εντοπιστεί αυτή η διαμόρφωση, μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι έχουμε μια αργή συσσώρευση αερίου. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ακριβώς αυτό,
Τώρα ξέρουμε ότι έχουμε ένα σφάλμα και θα εξαερώσουμε λίγο από το αέριο χρησιμοποιώντας τη βαλβίδα πάνω από το ρελέ και θα αναλύσουμε το αέριο για να μάθουμε τον ακριβή λόγο αυτής της συσσώρευσης αερίου.
Αυτό το ρελέ μπορεί επίσης να ανιχνεύσει συνθήκες όπου η στάθμη του μονωτικού λαδιού πέφτει λόγω διαρροών στο πλαίσιο του μετασχηματιστή, σε αυτήν την κατάσταση, οι άνω πτώσεις του πλωτήρα, οι κάτω πτώσεις του πλωτήρα και η πλάκα διαφράγματος παραμένει στην ίδια θέση. Σε αυτήν την κατάσταση, λαμβάνουμε έναν διαφορετικό συναγερμό. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τη λειτουργία.
Με αυτές τις τρεις μεθόδους, το ρελέ Buchholz εντοπίζει σφάλματα.
Προστασία από υπερβολική ροή
Ένας μετασχηματιστής έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε σταθερό επίπεδο ροής υπερβαίνει αυτό το επίπεδο ροής και ο πυρήνας κορεσμένος, ο κορεσμός του πυρήνα προκαλεί θέρμανση στον πυρήνα που ακολουθεί γρήγορα μέσω των άλλων τμημάτων του μετασχηματιστή που οδηγεί σε υπερθέρμανση των εξαρτημάτων, επομένως Η προστασία ροής καθίσταται απαραίτητη, καθώς προστατεύει τον πυρήνα του μετασχηματιστή. Οι καταστάσεις υπερβολικής ροής μπορεί να προκύψουν λόγω υπέρτασης ή μείωσης της συχνότητας του συστήματος.
Για την προστασία του μετασχηματιστή από υπερβολική ροή, χρησιμοποιείται το ρελέ υπερ-ροής. Το ρελέ υπερ-ροής μετρά την αναλογία τάσης / συχνότητας για τον υπολογισμό της πυκνότητας ροής στον πυρήνα. Μια ταχεία αύξηση της τάσης λόγω παροδικών στο σύστημα ισχύος μπορεί να προκαλέσει υπερέκταση, αλλά οι μεταβατικές παροχές πέφτουν γρήγορα, επομένως, η στιγμιαία διακοπή του μετασχηματιστή είναι ανεπιθύμητη.
Η πυκνότητα ροής είναι ευθέως ανάλογη με την αναλογία τάσης προς συχνότητα (V / f) και το όργανο θα πρέπει να ανιχνεύει το σιτηρέσιο εάν η τιμή αυτής της αναλογίας γίνει μεγαλύτερη από την ενότητα, αυτό γίνεται από ένα ρελέ με βάση μικροελεγκτή που μετρά την τάση και τη συχνότητα σε πραγματικό χρόνο, στη συνέχεια υπολογίζει την τιμή και τη συγκρίνει με τις προκαθορισμένες τιμές. Το ρελέ είναι προγραμματισμένο για έναν αντίστροφο καθορισμένο ελάχιστο χρόνο (χαρακτηριστικά IDMT). Αλλά η ρύθμιση μπορεί να γίνει χειροκίνητα, αν αυτό απαιτείται. Με αυτόν τον τρόπο, ο σκοπός θα εξυπηρετηθεί χωρίς να διακυβεύονται οι προστασίες υπερχείλισης. Τώρα, βλέπουμε πόσο σημαντικό είναι να αποτρέψουμε την υπερφόρτωση του μετασχηματιστή.
Ελπίζω να απολαύσατε το άρθρο και να μάθετε κάτι χρήσιμο. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, αφήστε τις στην ενότητα σχολίων ή χρησιμοποιήστε τα φόρουμ μας για άλλες τεχνικές ερωτήσεις.