Kaikki muuntajan suojauksesta ja muuntajan suojapiireistä

Muuntajat ovat yksi jakelujärjestelmän kriittisimmistä ja kalliimmista komponenteista. Se on suljettu staattinen laite, joka on yleensä öljyinen, ja siten siihen liittyvät viat ovat rajalliset. Harvinaisen vian vaikutus voi kuitenkin olla erittäin vaarallinen muuntajalle, ja pitkä muuntajien korjaamisen ja vaihdon läpimenoaika pahentaa tilannetta. Siksi tehomuuntajien suojauksesta tulee erittäin tärkeä.

Muuntajassa esiintyvät viat jaetaan pääasiassa kahteen tyyppiin, jotka ovat ulkoiset viat ja sisäiset viat, jotta vältetään vaara muuntajalle, monimutkainen relejärjestelmä poistaa ulkoisen vian mahdollisimman nopeasti. Sisäiset viat perustuvat pääasiassa antureihin ja mittausjärjestelmiin. Puhumme näistä prosesseista edelleen artikkelissa. Ennen kuin pääsemme sinne, on tärkeää ymmärtää, että muuntajia on monenlaisia, ja tässä artikkelissa keskustelemme pääasiassa jakelujärjestelmissä käytettävistä tehomuuntajista. Voit myös oppia tehomuuntajan toiminnasta ymmärtääksesi sen perusteet.

Perusturvaominaisuudet, kuten yliherätyssuojaus ja lämpötilapohjainen suojaus, voivat tunnistaa olosuhteet, jotka lopulta johtavat vikatilaan, mutta releiden ja virtamuuntajien tarjoama täydellinen muuntajan suojaus on sopiva muuntajille kriittisissä sovelluksissa.

Joten tässä artikkelissa puhumme yleisimmistä periaatteista, joita käytetään muuntajien suojaamiseen katastrofaalisilta vikoilta.

Muuntajan suojaus erityyppisille muuntajille

Tehomuuntajan suojausjärjestelmä riippuu muuntajaryhmistä. Alla oleva taulukko osoittaa, että

Kategoria	Muuntajan luokitus - KVA
1 vaihe	3 Vaihe
Minä	5 - 500	15-500
II	501 - 1667	501 - 5000
III	1668 - 10 000	5001 - 30000
IV	> 10000	> 30000

• Muuntajat, jotka ovat 500 KVA: n luokkaa, kuuluvat (luokkaan I ja II), joten ne on suojattu sulakkeilla, mutta yleensä käytetään 1000 kVA: n muuntajien suojaamiseksi (jakelumuuntajat 11 kV ja 33 kV).
• Muuntajille 10 MVA ja enemmän, jotka kuuluvat (luokkaan III ja IV), niiden suojaamiseksi oli käytettävä differentiaalireleitä.

Lisäksi mekaanisia releitä, kuten Buchholtz-releitä, ja äkillisiä painereleitä käytetään laajasti muuntajan suojaamiseen. Näiden releiden lisäksi terminen ylikuormitussuoja toteutetaan usein muuntajan käyttöiän pidentämiseksi eikä vikojen havaitsemiseksi.

Muuntajan suojauksen yleiset tyypit

1. Ylikuumenemissuoja
2. Ylivirtasuoja
3. Muuntajan differentiaalinen suojaus
4. Maasulkusuojaus (rajoitettu)
5. Buchholz (kaasunilmaisu) rele
6. Ylivirtaussuoja

Muuntajien ylikuumenemissuoja

Muuntajat ylikuumenevat ylikuormituksen ja oikosulkuolosuhteiden vuoksi. Sallittu ylikuormitus ja vastaava kesto riippuvat muuntajan tyypistä ja muuntajassa käytetystä eristysluokasta.

Suurempia kuormituksia voidaan ylläpitää hyvin lyhyen ajan, jos se kestää hyvin pitkään, se voi vahingoittaa eristystä johtuen lämpötilan noususta oletetun maksimilämpötilan yläpuolelle. Öljyjäähdytteisen muuntajan lämpötilaa pidetään korkeimpana, kun sen 95 * C, jonka jälkeen muuntajan elinajanodote pienenee ja sillä on haitallisia vaikutuksia johtimen eristykseen. Siksi ylikuumenemissuojaus on välttämätöntä.

Suurissa muuntajissa on öljyn tai käämityksen lämpötilan havaitsemislaitteet, jotka mittaavat öljyn tai käämityksen lämpötilaa, tyypillisesti mittaamiseen on kaksi tapaa, toista kutsutaan kuumapistemittaukseksi ja toiseksi öljynmittaukseksi, alla olevassa kuvassa on tyypillinen lämpömittari, jossa on Reinhausenin lämpötilan säätölaatikko, jota käytetään nestemäisen eristetyn konservatiivisen muuntajan lämpötilan mittaamiseen.

Laatikossa on mittamittari, joka osoittaa muuntajan lämpötilan (mikä on musta neula) ja punainen neula osoittaa hälytyksen asetuspisteen. Jos musta neula ylittää punaisen neulan, laite aktivoi hälytyksen.

Jos katsomme alaspäin, voimme nähdä neljä nuolta, joiden kautta voimme määrittää laitteen toimimaan hälytyksenä tai laukaisuna, tai niitä voidaan käyttää pumppujen tai jäähdytyspuhaltimien käynnistämiseen tai pysäyttämiseen.

Kuten kuvasta näet, lämpömittari on asennettu muuntajasäiliön yläosaan sydämen ja käämityksen yläpuolelle, se tehdään niin, koska korkein lämpötila tulee olemaan säiliön keskellä ytimen ja käämien takia. Tätä lämpötilaa kutsutaan öljyn ylimmäksi lämpötilaksi. Tämä lämpötila antaa meille arvio Hot-spot lämpötila muuntajan ydin. Nykypäivän valokaapeleita käytetään matalajännitekäämissä muuntajan lämpötilan tarkkaan mittaamiseen. Näin ylikuumenemissuoja toteutetaan.

Ylivirtasuoja muuntajassa

Ylivirtasuojajärjestelmä on yksi varhaisimmista kehitetyistä suojajärjestelmistä, luokiteltu ylivirtajärjestelmä kehitettiin suojaamaan ylivirtaolosuhteilta. virranjakajat käyttävät tätä menetelmää vikojen havaitsemiseen IDMT-releiden avulla. eli releillä on:

1. Käänteinen ominaisuus ja
2. Vähimmäiskäyttöaika.

IDMT-releen ominaisuuksia on rajoitettu. Tämän tyyppiset releet on asetettava 150%: sta 200%: iin suurimmasta nimellisvirrasta, muuten releet toimivat hätätilanteissa. Siksi nämä releet tarjoavat pienen suojan muuntajasäiliön vikoille.

Muuntajan differentiaalinen suojaus

Prosentuaalisesti esijännitetyn virran erosuojausta käytetään tehomuuntajien suojaamiseen, ja se on yksi yleisimmistä muuntajan suojajärjestelmistä, jotka tarjoavat parhaan yleisen suojauksen. Tämän tyyppisiä suojauksia käytetään muuntajiin, joiden luokitus ylittää 2 MVA.

Muuntaja on tähtikytketty toisella puolella ja delta kytketty toisella puolella. Tähtipuolen CT: t ovat kolmiokytkettyjä ja kolmiokytkentäisellä puolella olevat. Molempien muuntajien nolla on maadoitettu.

Muuntajassa on kaksi kelaa, toinen on toimintakäämi ja toinen pidätinkäämi. Kuten nimestä käy ilmi, pidätyskäämiä käytetään pidätysvoiman tuottamiseen ja käyttökäämiä käytetään käyttövoiman tuottamiseen. Pidätyskäämi on kytketty virtamuuntajien toissijaiseen käämiin ja käyttökäämi on kytketty CT: n potentiaalipisteen väliin.

Muuntajan differentiaalisuojaus toimii:

Normaalisti toimintakäämi ei kuluta virtaa, koska virta sovitetaan tehomuuntajien molemmille puolille, kun käämeissä tapahtuu sisäinen vika, tasapainoa muutetaan ja differentiaalireleen toimintakäämit alkavat tuottaa differentiaalivirtaa molempien puolien välillä muuntajan. Siten rele laukaisee katkaisijat ja suojaa päämuuntajaa.

Rajoitettu maasulkusuojaus

Erittäin suuri vikavirta voi virrata, kun muuntajan holkissa esiintyy vika. Tällöin vika on korjattava mahdollisimman pian. Tietyn suojalaitteen ulottuvuus tulisi rajoittaa vain muuntajan vyöhykkeelle, mikä tarkoittaa, että jos maasulku tapahtuu eri paikassa, tälle vyöhykkeelle varatun releen pitäisi laukaista ja muiden releiden tulisi pysyä ennallaan. Joten siksi rele on nimetty rajoitetuksi maasulkusuojareleeksi.

Yllä olevassa kuvassa suojavarusteet ovat muuntajan suojatulla puolella. Oletetaan, että tämä on ensisijainen puoli, ja oletetaan myös, että muuntajan toisiopuolella on maavika. Jos maapuolella on vika maavian takia, siellä on nollasekvenssikomponentti, joka kiertää vain toissijaisella puolella. Ja se ei heijastu muuntajan ensiöpuolella.

Tällä releellä on kolme vaihetta, jos ilmenee vika, niillä on kolme komponenttia, positiivisen sekvenssin komponentit, negatiivisen sekvenssin komponentit ja nollan sekvenssin komponentit. Koska positiivisten paljettien komponentit siirtyvät 120 *: lla, niin kaikkien virtojen summa virtaa milloin tahansa suojareleen läpi. Joten heidän virtojensa summa on nolla, koska ne siirtyvät 120 *. Samanlainen on negatiivisten sekvenssikomponenttien tapauksessa.

Oletetaan nyt, että tapahtuu vikatila. CT: t havaitsevat tämän vian, koska sillä on nollasekvenssikomponentti ja virta alkaa kulkea suojareleen läpi, kun näin tapahtuu, rele laukeaa ja suojaa muuntajaa.

Buchholz (kaasunilmaisu) rele

Yllä olevassa kuvassa on Buchholz-rele. Buchholtz rele on sovitettu välissä päämuuntajan yksikön ja paisuntasäiliöstä säiliön kun vika esiintyy muuntajan, se havaitsee ratkaistu kaasun avulla kohokytkentäjärjestelyn.

Tarkastellessasi näet nuolen, kaasua virtaa pääsäiliöstä konservaattorisäiliöön, yleensä muuntajassa ei saa olla kaasua. Suurimmasta osasta kaasua kutsutaan liuenneeksi kaasuksi ja vikatilasta riippuen voidaan tuottaa yhdeksän erityyppistä kaasua. Tämän releen yläosassa on kaksi venttiiliä, näitä venttiilejä käytetään vähentämään kaasun muodostumista ja sitä käytetään myös kaasunäytteen ottamiseen.

Vikatilanteessa käämien välillä tai käämien ja sydämen välillä on kipinöitä. Nämä käämeissä olevat pienet sähköpurkaukset lämmittävät eristävää öljyä ja öljy hajoaa, jolloin se tuottaa kaasuja, hajoamisen vakavuuden, havaitsee syntyvät lasit.

Suurella energian purkautumisella syntyy asetyleeniä, ja kuten ehkä tiedät, asetyleeni vie paljon energiaa tuottamiseen. Ja sinun tulisi aina muistaa, että mikä tahansa vika tuottaa kaasuja, analysoimalla kaasun määrää voimme löytää vian vakavuuden.

Kuinka Buchholzin (kaasunilmaisun) rele toimii?

Kuten kuvasta näet, meillä on kaksi uimuria: ylempi ja alempi uimuri, myös meillä on välilevy, joka työntää alemman uimurin alas.

Suuren sähkövian sattuessa se tuottaa paljon kaasua kuin kaasu virtaa putken läpi, mikä siirtää ohjauslevyä ja pakottaa alemman kelluneen alas, nyt meillä on yhdistelmä, ylempi kelluva on ylös ja alempi kelluva on alas ja ohjauslevy on kallistunut. Tämä yhdistelmä osoittaa, että on tapahtunut massiivinen vika. joka sammuttaa muuntajan ja aiheuttaa myös hälytyksen. Alla oleva kuva osoittaa tarkalleen,

Mutta tämä ei ole ainoa skenaario, jossa tämä rele voi olla hyödyllinen. Kuvittele tilanne, jossa muuntajan sisällä tapahtuu vähäinen kaareva, nämä kaaret tuottavat pienen määrän kaasua, tämä kaasu tuottaa paineen releen sisällä ja ylempi kelluva laskeutuu työntämällä sen sisällä olevaa öljyä, nyt rele aiheuttaa hälytyksen tässä tilanteessa, ylempi kellunta on alaspäin, alempi kellunta on muuttumaton ja ohjauslevy ennallaan, jos tämä kokoonpano havaitaan, voimme olla varmoja hidas kaasun kertyminen. Alla oleva kuva osoittaa tarkalleen,

Nyt tiedämme, että meillä on vika, ja vuotamme osan kaasusta releen yläpuolella olevalla venttiilillä ja analysoimme kaasua saadaksesi selville tämän kaasun kertymisen tarkan syyn.

Tämä rele pystyy myös havaitsemaan olosuhteet, joissa eristävä öljytaso laskee muuntajan alustan vuotojen vuoksi, siinä tilassa ylempi uimuri putoaa, alempi uimuri putoaa ja ohjauslevy pysyy samassa asennossa. Tässä tilassa saamme toisen hälytyksen. Seuraavassa kuvassa näkyy työskentely.

Näillä kolmella menetelmällä Buchholz-rele havaitsee viat.

Ylivuotosuojaus

Muuntaja on suunniteltu toimimaan kiinteällä vuotasolla, joka ylittää kyseisen vuon tason, ja ydin kyllästyy. Ytimen kyllästys aiheuttaa ytimessä lämmityksen, joka seuraa nopeasti muuntajaosien läpi, mikä johtaa komponenttien ylikuumenemiseen, siten yli virtaussuojaus on tarpeen, koska se suojaa muuntajan ydintä. Ylivuototilanteita voi esiintyä ylijännitteen tai järjestelmän taajuuden pienenemisen takia.

Muuntajan suojaamiseksi ylivirtaukselta käytetään ylivuotoreleä. Ylivuotorele mittaa jännitteen / taajuuden suhteen ytimen vuon tiheyden laskemiseksi. Nopea jännitteen kasvu, joka johtuu transienteista sähköjärjestelmässä, voi aiheuttaa ylivuotoa, mutta transientit lakkaavat nopeasti, joten muuntajan hetkellinen laukaisu ei ole toivottavaa.

Vuon tiheys on suoraan verrannollinen jännitteen ja taajuuden suhteeseen (V / f), ja laitteen tulisi havaita suhde, jos tämän suhteen arvo ylittää yhtenäisyyden, tämän tekee mikrokontrolleripohjainen rele, joka mittaa jännitettä ja taajuus reaaliajassa, sitten se laskee nopeuden ja vertaa sitä ennalta laskettuihin arvoihin. Rele on ohjelmoitu käänteiselle määritetylle minimiajalle (IDMT-ominaisuudet). Mutta asetus voidaan tehdä manuaalisesti, jos se on vaatimus. Tällä tavoin tarkoitus palvellaan vaarantamatta ylivuotosuojauksia. Nyt näemme, kuinka tärkeää on estää muuntajan laukeaminen ylivuodosta.

Toivottavasti pidit artikkelista ja opit jotain hyödyllistä. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne kommenttiosioon tai käytä foorumeitamme muihin teknisiin kysymyksiin.