Πώς προστατεύονται οι μετασχηματιστές ισχύος

Για μετασχηματιστές ισχύος με περιέλιξη υψηλής τάσης μεγαλύτερη από 1000 V προστασία ρελέ έναντι των ακόλουθων τύπων ζημιών και μη φυσιολογικών τρόπων λειτουργίας:

1) πολυφασικά σφάλματα στις περιελίξεις και τους ακροδέκτες τους,

2) εσωτερική ζημιά (στρέψτε ένα βραχυκύκλωμα στις περιελίξεις και "φωτιά από χάλυβα" του μαγνητικού κυκλώματος),

3) μονοφασικά σφάλματα γείωσης,

4) υπερένταση στις περιελίξεις λόγω εξωτερικών βραχυκυκλωμάτων,

5) υπερένταση στις περιελίξεις λόγω υπερφόρτωσης (αν είναι δυνατόν),

6) μείωση της στάθμης λαδιού.

Κατά την εκτέλεση της προστασίας του μετασχηματιστή, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη ορισμένα από τα χαρακτηριστικά της κανονικής λειτουργίας του: ρεύμα μαγνήτισης όταν ο μετασχηματιστής είναι ενεργοποιημένος, η επίδραση του λόγου μετασχηματισμού και τα κυκλώματα σύνδεσης των περιελίξεων του μετασχηματιστή.

Για προστασία έναντι πολυφασικών βλαβών στις περιελίξεις και τους ακροδέκτες μετασχηματιστών ισχύος 6300 kVA και άνω, που λειτουργούν ανεξάρτητα, χωρητικότητας 4000 kVA και άνω, παράλληλης λειτουργίας και χωρητικότητας 1000 kVA και άνω, εάν τρέχουσα διακοπή δεν παρέχει την απαραίτητη ευαισθησία, προστασία από υπερένταση έχει χρονική καθυστέρηση μεγαλύτερη από 0,5 s και χωρίς προστασία αερίων, διαμήκη διαφορική προστασία με ρεύματα κυκλοφορίας που λειτουργούν σε αποσυνδέστε τους διακόπτες μετασχηματιστής ισχύος χωρίς χρονική καθυστέρηση.

Χαρακτηριστικά διαφορικής προστασίας μετασχηματιστών σε σύγκριση με διαφορική προστασία γεννητριών, γραμμών κ.λπ. είναι η ανισότητα των πρωτογενών ρευμάτων των διαφορετικών περιελίξεων του μετασχηματιστή και η αναντιστοιχία τους στη γενική περίπτωση σε φάση.

Για να αντισταθμίσει τη μετατόπιση φάσης των ρευμάτων δευτερεύουσες περιελίξεις μετασχηματιστών ρεύματος, που είναι εγκατεστημένα από το αστέρι του μετασχηματιστή ισχύος συνδέονται σε ένα τρίγωνο και οι δευτερεύουσες περιελίξεις των μετασχηματιστών ρεύματος που είναι εγκατεστημένοι στην πλευρά του τριγώνου του μετασχηματιστή ισχύος συνδέονται σε ένα αστέρι. Η αντιστάθμιση της ανισότητας των πρωτευόντων ρευμάτων επιτυγχάνεται με τη σωστή επιλογή των λόγων μετασχηματισμού των μετασχηματιστών ρεύματος.

Όταν είναι αδύνατο να επιλεγεί ο λόγος μετασχηματισμού των μετασχηματιστών ρεύματος με τέτοιο τρόπο ώστε η διαφορά στα δευτερεύοντα ρεύματα στο βραχίονα της διαφορικής προστασίας να είναι μικρότερη από 10% (καθώς οι μετασχηματιστές ρεύματος έχουν μια τυπική τιμή του λόγου μετασχηματισμού), όταν εκτελώντας προστασία, διαφορικά ρελέ τύπου RNT χρησιμοποιούνται για να αντισταθμίσουν την ανισότητα των ρευμάτων, λιγότερο συχνά μετασχηματιστές εξισορρόπησης και αυτομετασχηματιστές.

Εάν δεν παρέχεται διαμήκης διαφορική προστασία (κατά κανόνα, για μετασχηματιστές απλής λειτουργίας με χωρητικότητα μικρότερη από 6300 kVA και για μετασχηματιστές παράλληλης λειτουργίας με χωρητικότητα μικρότερη από 4000 kVA), τότε σε αυτές τις περιπτώσεις διακοπή ρεύματος χωρίς χρονική καθυστέρηση που καλύπτει μέρος της περιέλιξης του μετασχηματιστή.

Η διαμήκης διαφορική προστασία χρησιμοποιείται σε μετασχηματιστές λειτουργίας και εφεδρείας για βοηθητικές ανάγκες θερμοηλεκτρικών σταθμών. διακοπή ρεύματος επιτρέπεται σε ισχύ 4000 kVA.

Το απλούστερο σχέδιο για την εφαρμογή της διαμήκους διαφορικής προστασίας είναι η διακοπή του διαφορικού ρεύματος, το οποίο χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου πληροί τις απαιτήσεις ευαισθησίας. Εάν δεν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, χρησιμοποιείται ρελέ τύπου RNT στη διαμήκη διαφορική προστασία.

Το ρελέ RNT διαθέτει κορεσμένους μετασχηματιστές (NT), παρέχοντας μείωση των ρευμάτων λόγω μαγνητιστικών ρευμάτων εισόδου και ρευμάτων ανισορροπίας που εμφανίζονται κατά τη μεταβατική διαδικασία στο εξωτερικά βραχυκυκλώματακαι αντισταθμίζει την ανομοιομορφία των δευτερευόντων ρευμάτων των μετασχηματιστών ρεύματος.

Μετασχηματιστές που ελέγχονται από τάση φορτίου ή μετασχηματιστές πολλαπλών περιελίξεων με πολλαπλές περιελίξεις τροφοδοσίας, όταν λόγω υψηλών ρευμάτων ανισορροπίας στο ρελέ σε εξωτερικά βραχυκυκλώματα, η προστασία με μετασχηματιστές κορεσμού δεν παρέχει την απαιτούμενη ευαισθησία, παρέχεται διαφορική προστασία με διακοπή και εγκατάσταση Ρελέ τύπου DZT ή αντικατάστασή τους.

Η προστασία υπολογίζεται εκ των προτέρων για την περίπτωση χρήσης του ρελέ χωρίς διακοπή. Εάν αποδειχθεί ότι δεν είναι επαρκώς ευαίσθητο, χρησιμοποιήστε ένα ρελέ με τον ελάχιστο αριθμό πηνίων φρένων που παρέχουν την απαιτούμενη ευαισθησία. Το ρεύμα λειτουργίας της διαμήκους διαφορικής προστασίας πρέπει να διακρίνεται από τα ρεύματα μαγνήτισης και ανισορροπίας.

Προστασία μετασχηματιστών ισχύος από εσωτερικές βλάβες

Για προστασία από εσωτερικές βλάβες (βλάβη περιέλιξης που συνοδεύεται από απελευθέρωση αερίου) και από πτώση της στάθμης λαδιού μετασχηματιστών χωρητικότητας 6300 kVA και άνω, καθώς και μετασχηματιστών χωρητικότητας 1000 — 4000 kVA, που δεν έχουν διαφορικό προστασία ή διακοπή, και εάν η προστασία υπερέντασης έχει χρονική καθυστέρηση 1 δευτερολέπτου ή περισσότερο, εφαρμόζεται προστασία αερίου με δράση στο σήμα στο χαμηλό και με διακοπή λειτουργίας σε έντονο σχηματισμό αερίου... Η χρήση προστασίας αερίου είναι υποχρεωτική για εσωτερικοί μετασχηματιστές χωρητικότητας 630 kVA και άνω, ανεξάρτητα από την παρουσία άλλων ταχείας δράσης προστασίες.

Η προστασία αερίου εγκαθίσταται σε μετασχηματιστές, αυτομετασχηματιστές και ελαιόψυκτους αντιδραστήρες με διαστολείς και πραγματοποιείται με χρήση ηλεκτρονόμων αερίου πλωτήρα, κουπιών και κυπέλλου. Η προστασία αερίου είναι η μόνη προστασία των μετασχηματιστών από την «ατσάλινη φωτιά» του μαγνητικού κυκλώματος, η οποία συμβαίνει όταν σπάσει η μόνωση μεταξύ των χαλύβδινων φύλλων.

Η προστασία αερίου επιτρέπεται τόσο για χαμηλό όσο και για υψηλό σήμα αερίου σε μετασχηματιστές διαφορικής προστασίας ή ενεργοποίησης, χωρίς διακόπτες και σε εσωτερικό συνεργείο ισχύος 1600 kVA ή λιγότερο με προστασία βραχυκυκλώματος από την πλευρά τροφοδοσίας.

Προστασία μετασχηματιστών από μονοφασικές βλάβες γείωσης

Για προστασία από μονοφασικά σφάλματα γείωσης μετασχηματιστών ανόδου ισχύος 1000 kVA και άνω συνδεδεμένων σε δίκτυα με υψηλά ρεύματα σφάλματος γείωσης, καθώς και μετασχηματιστών υποβάθμισης με γειωμένο ουδέτερο, μέγιστη προστασία μηδενικής ακολουθίας έναντι εξωτερικής γείωσης Παρέχονται ρεύματα σφάλματος, ενεργώντας στη σκανδάλη.

Λόγω της ευρείας χρήσης μετασχηματιστών 6 — 10 / 0,4 — 0,23 kV με σχήμα σύνδεσης δέλτα αστέρα, με σταθερά γειωμένο ουδέτερο στην πλευρά 0,4 kV, στον οποίο η αντίδραση και η ενεργή αντίσταση της μηδενικής ακολουθίας είναι ίσες με τις αντιστάσεις της θετικής ακολουθίας, τα μονοφασικά ρεύματα βραχυκυκλώματος στην πλευρά των 0,4 kV θα είναι ίσα με τα τριφασικά ρεύματα βραχυκυκλώματος κατά τη διάρκεια βραχυκυκλωμάτων στους ακροδέκτες του μετασχηματιστή ή κοντά.

Σε αυτά τα ρεύματα, η μέγιστη προστασία ρεύματος που είναι εγκατεστημένη στην πλευρά HV μπορεί να λειτουργήσει με επαρκή ευαισθησία και επιτρέπεται να μην εγκατασταθεί προστασία στο ουδέτερο τμήμα του μετασχηματιστή, αφήνοντάς το μόνο για την προστασία του μετασχηματιστή με ένα βασικό μπλοκ διάγραμμα του μετασχηματιστή με ένα μακρύ κανάλι λεωφορείου… Το ρεύμα ενεργοποίησης του προστατευτικού ρελέ έναντι μονοφασικών βραχυκυκλωμάτων βραχυκυκλωμένων μετασχηματιστών στην πλευρά 0,4 kV (η προστασία συνδέεται με τον μετασχηματιστή ρεύματος στο σφαιρικό καλώδιο στο ουδέτερο τμήμα του μετασχηματιστή) πρέπει να είναι για σύνδεση οι περιελίξεις:

όπου kn συντελεστής αξιοπιστίας ίσος με 1,15-1,25. Το kn είναι ένας συντελεστής που λαμβάνει υπόψη την υπερφόρτωση και ίσος με 1,3 για το λάδι και 1,4 για τους ξηρούς μετασχηματιστές ελλείψει δεδομένων σχεδιασμού, ποιος είναι ο συντελεστής επιστροφής του ρελέ, πού είναι ο συντελεστής μετασχηματισμού του μετασχηματιστή ρεύματος, Aznominal t — ονομαστικό ρεύμα του μετασχηματιστή ισχύος.

Σε δίκτυα με χαμηλά ρεύματα γείωσης, στους μετασχηματιστές εγκαθίσταται προστασία από μονοφασικά σφάλματα γείωσης με ενέργεια ενεργοποίησης, εφόσον υπάρχει τέτοια προστασία στο δίκτυο.

Προστασία μετασχηματιστών από υπερένταση στις περιελίξεις που προκαλούνται από εξωτερικά βραχυκυκλώματα

Για την προστασία των μετασχηματιστών υποβάθμισης από ρεύματα που προκαλούνται από εξωτερικά βραχυκυκλώματα, παρέχεται προστασία υπερφόρτωσης χωρίς ενεργοποίηση ή με εκκίνηση από το ρελέ χαμηλής τάσης που λειτουργεί για να ανοίξει ο διακόπτης. Λόγω της χαμηλής ευαισθησίας, η προστασία υπερέντασης χωρίς εκκίνηση από το ρελέ υπότασης χρησιμοποιείται μόνο σε μετασχηματιστές με χωρητικότητα έως 1000 kVA.

Για την προστασία των μετασχηματιστών ανόδου από εξωτερικά βραχυκυκλώματα. μέγιστη προστασία υπερέντασης με ρελέ απελευθέρωσης τάσης ή προστασία υπολειπόμενης υπερέντασης.

Η προστασία υπερέντασης εκκίνησης του ηλεκτρονόμου υπότασης για μετασχηματιστές ανύψωσης πολλαπλών περιελίξεων αποδεικνύεται αρκετά περίπλοκη (λόγω της παρουσίας πολλών σετ ρελέ χαμηλής τάσης) και ανεπαρκώς ευαίσθητο στο ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, προστασία από υπολειπόμενη υπερένταση... Το τελευταίο προτείνεται για μετασχηματιστές ανύψωσης ισχύος 1000 kVA και άνω με σταθερά γειωμένο ουδέτερο.

Εάν η προστασία του μετασχηματιστή ανόδου δεν παρέχει την απαιτούμενη ευαισθησία, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν ρελέ ρεύματος με κατάλληλη προστασία γεννήτριας για την προστασία των μετασχηματιστών.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η προστασία υπερέντασης αρνητικής ακολουθίας χρησιμοποιείται για την προστασία των μετασχηματιστών ισχύος, η οποία συνδυάζεται εύκολα με παρόμοια προστασία των γεννητριών.

Σε μετασχηματιστές πολλαπλών περιελίξεων που τροφοδοτούνται από πολλές πλευρές, παρέχεται κατευθυντική προστασία για να διασφαλίζεται η επιλεκτικότητα.

Για προστασία από υπερφόρτωση πολλών μετασχηματιστών που λειτουργούν παράλληλα με χωρητικότητα 400 kVA και άνω, καθώς και σε περίπτωση χωριστής λειτουργίας και ύπαρξης αυτόματου διακόπτη μεταφοράς, παρέχεται μονοφασική προστασία υπερέντασης που ενεργεί στο σήμα.

Σε υποσταθμούς χωρίς επίβλεψη μπορεί να πραγματοποιηθεί προστασία με την επίδραση αυτόματης εκφόρτωσης ή ενεργοποίησης του μετασχηματιστή.