Jak chronione są transformatory mocy

Dla transformatorów mocy z uzwojeniem wysokiego napięcia powyżej 1000 V zabezpieczenie przekaźnika przed następującymi rodzajami uszkodzeń i nieprawidłowymi trybami pracy:

1) zwarcia wielofazowe w uzwojeniach i ich zaciskach,

2) uszkodzenia wewnętrzne (zwarcie w uzwojeniach i „stalowy ogień” obwodu magnetycznego),

3) zwarcia doziemne jednofazowe,

4) przetężenia w uzwojeniach spowodowane zwarciami zewnętrznymi,

5) przetężenie w uzwojeniach spowodowane przeciążeniem (jeśli to możliwe),

6) obniżenie poziomu oleju.

Wykonując zabezpieczenie transformatora, należy wziąć pod uwagę niektóre cechy jego normalnej pracy: prąd magnesujący, gdy transformator jest zasilany, wpływ przekładni transformatora i obwody łączące uzwojenia transformatora.

Do ochrony przed zwarciami wielofazowymi w uzwojeniach i zaciskach transformatorów o mocy 6300 kVA i większej, pracujących samodzielnie, o mocy 4000 kVA i większej, pracujących równolegle, o mocy 1000 kVA i większej, jeżeli aktualne przerwanie nie zapewnia niezbędnej czułości, zabezpieczenie nadprądowe ma zwłokę czasową większą niż 0,5 s i nie ma zabezpieczenia gazowego, różnicowego wzdłużnego z prądami krążącymi o odłączyć przełączniki transformator mocy bez opóźnienia czasowego.

Charakterystyka zabezpieczeń różnicowych transformatorów w porównaniu z zabezpieczeniami różnicowymi generatorów, linii itp. jest nierówność prądów pierwotnych różnych uzwojeń transformatora i ich niedopasowanie w ogólnym przypadku w fazie.

Aby skompensować przesunięcie fazowe prądów uzwojenia wtórne przekładników prądowych, zainstalowane od strony gwiazdy transformatora mocy są połączone w trójkąt, a uzwojenia wtórne przekładników prądowych zainstalowanych po stronie trójkąta transformatora są połączone w gwiazdę. Kompensację nierówności prądów pierwotnych uzyskuje się przez właściwy dobór przekładni przekładników prądowych.

Gdy niemożliwe jest dobranie przekładni przekładników prądowych w taki sposób, aby różnica prądów wtórnych w ramieniu zabezpieczenia różnicowego była mniejsza niż 10% (ponieważ przekładniki prądowe mają standardową wartość przekładni), gdy wykonując zabezpieczenie, do kompensacji nierówności prądów stosuje się przekaźniki różnicowe typu RNT, rzadziej transformatory wyrównawcze i autotransformatory.

Jeżeli nie jest zapewnione wzdłużne zabezpieczenie różnicowe (z reguły dla transformatorów pracujących z pojedynczą pracą o mocy mniejszej niż 6300 kVA i dla transformatorów pracujących równolegle o mocy mniejszej niż 4000 kVA), wówczas w tych przypadkach następuje przerwa w prądzie bez opóźnienia czasowego zasłaniając część uzwojenia transformatora.

Zabezpieczenie różnicowe wzdłużne stosuje się w transformatorach roboczych i rezerwowych na potrzeby potrzeb własnych elektrociepłowni; awaria zasilania jest dozwolona przy mocy 4000 kVA.

Najprostszym schematem realizacji podłużnego zabezpieczenia różnicowego jest przerywanie prądu różnicowego, które jest stosowane w przypadkach, gdy spełnia wymagania dotyczące czułości. Jeżeli ten warunek nie jest spełniony, w zabezpieczeniu różnicowym wzdłużnym stosuje się przekaźnik typu RNT.

Przekaźnik RNT posiada nasycone transformatory (NT), zapewniające redukcję prądów na skutek magnesujących prądów rozruchowych oraz prądów asymetrii występujących podczas procesu przejściowego przy zwarcia zewnętrznei kompensuje nierównomierność prądów wtórnych przekładników prądowych.

Transformatory sterowane napięciem obciążenia lub transformatory wielouzwojeniowe z wieloma uzwojeniami zasilającymi, gdy z powodu dużych prądów asymetrii w przekaźniku przy zwarciach zewnętrznych zabezpieczenie transformatorami nasycającymi nie zapewnia wymaganej czułości, zabezpieczenie różnicowe jest zapewnione z zatrzymaniem i zainstalowaniem Przekaźniki typu DZT lub ich zamienniki.

Zabezpieczenie jest obliczane z góry dla przypadku użycia przekaźnika bez zatrzymywania. Jeśli okaże się, że jest niewystarczająco czuły, użyj przekaźnika z minimalną liczbą cewek hamulcowych, które zapewniają wymaganą czułość. Prąd roboczy wzdłużnego zabezpieczenia różnicowego należy odróżnić od prądu magnesującego i niezrównoważenia.

Ochrona transformatorów mocy przed uszkodzeniami wewnętrznymi

Do ochrony przed uszkodzeniami wewnętrznymi (uszkodzenie uzwojenia z uwolnieniem gazu) oraz przed spadkiem poziomu oleju transformatorów o mocy 6300 kVA i więcej oraz transformatorów o mocy 1000 — 4000 kVA, które nie posiadają zabezpieczenia różnicowego lub przerwania, a jeśli zabezpieczenie nadprądowe ma zwłokę czasową 1 s lub więcej, stosowane jest zabezpieczenie gazowe z działaniem na sygnał przy niskim poziomie i na wyłączenie przy intensywnym wytwarzaniu gazu... Stosowanie zabezpieczenia gazowego jest obowiązkowe dla transformatory wewnętrzne o mocy 630 kVA i większej, niezależnie od obecności innych zabezpieczeń szybko działających.

Zabezpieczenia gazowe są instalowane na transformatorach, autotransformatorach i dławikach chłodzonych olejem z ekspanderami i realizowane są za pomocą przekaźników gazowych pływakowych, łopatkowych i kubkowych. Zabezpieczenie gazowe jest jedynym zabezpieczeniem transformatorów przed „pożarem stali” obwodu magnetycznego, który pojawia się w przypadku pęknięcia izolacji między blachami stalowymi.

Zabezpieczenie gazowe jest dozwolone zarówno dla niskiego, jak i wysokiego sygnału gazu na transformatorach zabezpieczonych różnicowo lub wyzwalających, bez przełączników, oraz w warsztacie wewnętrznym o mocy znamionowej 1600 kVA lub mniejszej z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym po stronie zasilania.

Ochrona transformatorów przed jednofazowymi zwarciami doziemnymi

Do ochrony przed jednofazowymi zwarciami doziemnymi transformatorów podwyższających napięcie o mocy 1000 kVA i większej podłączonych do sieci o dużych prądach ziemnozwarciowych oraz transformatorów obniżających napięcie z uziemionym punktem neutralnym, ochrona składowej maksymalnej zerowej od zewnętrznego uziemienia zapewnione są prądy zwarciowe działające na wyzwalacz.

Ze względu na powszechne stosowanie transformatorów 6 — 10 / 0,4 — 0,23 kV ze schematem połączenia gwiazda-trójkąt, z mocno uziemionym punktem neutralnym po stronie 0,4 kV, w których reaktancja i rezystancja czynna składowej zerowej są równe rezystancjom składowej zgodnej prądy zwarciowe jednofazowe po stronie 0,4 kV będą równe prądom zwarciowym trójfazowym podczas zwarć na zaciskach transformatora lub w ich pobliżu.

Przy tych prądach zabezpieczenie prądowe maksymalne zainstalowane po stronie WN może działać z wystarczającą czułością i dopuszczalne jest nie instalowanie zabezpieczenia w części neutralnej transformatora, pozostawiając jedynie zabezpieczenie transformatora za pomocą podstawowego schematu blokowego transformatora z długim kanał autobusowy… Prąd zadziałania przekaźnika zabezpieczającego przed skutkami zwarć jednofazowych zwartych transformatorów po stronie 0,4 kV (zabezpieczenie jest podłączone do przekładnika prądowego w przewodzie przelotowym w części neutralnej transformatora) musi być dla podłączenia uzwojenia:

gdzie kn-współczynnik niezawodności równy 1,15-1,25; kn jest współczynnikiem uwzględniającym przeciążenie i równym 1,3 dla olejowych i 1,4 dla suchych transformatorów przy braku danych projektowych, jaki jest współczynnik zwrotny przekaźnika, gdzie jest współczynnik transformacji przekładnika prądowego, Aznominal t — nominalna prąd transformatora mocy.

W sieciach o małych prądach doziemnych zabezpieczenia ziemnozwarciowe jednofazowe z działaniem wyzwalającym instaluje się na transformatorach, jeżeli takie zabezpieczenie jest dostępne w sieci.

Zabezpieczenie transformatorów przed przetężeniami w uzwojeniach spowodowanymi zwarciami zewnętrznymi

W celu ochrony transformatorów obniżających napięcie przed prądami spowodowanymi zwarciami zewnętrznymi, zapewnione jest zabezpieczenie przeciążeniowe bez wyzwalania lub z rozruchem od przekaźnika podnapięciowego działającego w celu otwarcia wyłącznika. Ze względu na małą czułość zabezpieczenie nadprądowe bez rozruchu z przekaźnika podnapięciowego stosowane jest tylko na transformatorach o mocy do 1000 kVA.

Do ochrony transformatorów podwyższających napięcie przed zewnętrznymi zwarciami. maksymalne zabezpieczenie nadprądowe z przekaźnikiem zwalniającym napięcie lub zabezpieczenie nadprądowe szczątkowe.

Zabezpieczenie nadprądowe rozruchu przekaźnika podnapięciowego dla wielouzwojeniowych transformatorów podwyższających okazuje się dość skomplikowane (ze względu na obecność kilku zestawów przekaźników podnapięciowych) i niewystarczająco czułe na prąd. W takim przypadku zabezpieczenie nadprądowe resztkowe... Ten ostatni jest zalecany do transformatorów podwyższających o mocy 1000 kVA i więcej z solidnie uziemionym punktem neutralnym.

Jeżeli zabezpieczenie transformatora podwyższającego napięcie nie zapewnia wymaganej czułości, do zabezpieczenia transformatorów można zastosować przekaźniki prądowe z odpowiednim zabezpieczeniem generatora.

W niektórych przypadkach do ochrony transformatorów mocy stosuje się zabezpieczenie nadprądowe składowej przeciwnej, które można łatwo połączyć z podobnym zabezpieczeniem generatorów.

W transformatorach wielouzwojeniowych zasilanych z kilku stron zastosowano zabezpieczenie kierunkowe zapewniające selektywność.

Dla zabezpieczenia przeciążeniowego kilku transformatorów pracujących równolegle o mocy 400 kVA i więcej, a także w przypadku pracy oddzielnej i obecności automatycznego wyłącznika przewidziano jednofazowe zabezpieczenie nadprądowe działające na sygnał.

W podstacjach bezobsługowych można realizować zabezpieczenia z efektem samoczynnego odciążenia lub wyłączenia transformatora.