Тепловой режим работы силового трансформатора – один из важнейших факторов, влияющих на старение изоляции, и как следствие, на сроки его службы. Ниже приводятся условия, которых рекомендуется придерживаться для обеспечения надлежащего охлаждения, независимо от размеров помещения и степени защиты сухого трансформатора (наличия кожуха).
Большой объем пространства над трансформатором способствует лучшему оттоку нагретого воздуха. Кроме того, эффективность вентиляции зависит от ее способности удалять воздух из верхней части помещения. Для этого приточное отверстие должно располагаться как можно ниже, а вытяжное – как можно выше и с противоположной стороны.
Расположение приточного вентиляционного отверстия (вентилятор, работающий на вдув) над трансформатором препятствует оттоку горячего воздуха от него. Это может привести к повышению температуры трансформатора выше допустимой. В лучшем случае сработает тепловая защита; в худшем, если она отсутствует, произойдет перегрев и преждевременное старение изоляции.
Виды повреждений
Рис. 1. Повреждения трансформаторов
В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.
Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:
- Короткое замыкание между обмотками;
- Замыкание обмотки на корпус;
- Межфазные замыкания в линии;
- Межвитковые замыкания;
- Повреждение встроенного оборудования;
- Перегрев мест подключения, электрических контактов;
- Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
- Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.
Деление защит трансформаторов на основные и резервные
Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.
Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и прилегающие к нему шины, провода и т.д.
Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.
Рис. 2. Основные и резервные защиты
Распространенные типы защиты трансформатора
- Защита от перегрева
- Защита от сверхтока
- Дифференциальная защита трансформатора
- Защита от замыкания на землю (ограниченная)
- Реле Бухгольца (обнаружения газа)
- Защита от переполнения
Дифференциальная защита трансформатора
Дифференциальная защита по току со смещением в процентах используется для защиты силовых трансформаторов и является одной из наиболее распространенных схем защиты трансформаторов, обеспечивающих наилучшую общую защиту. Эти типы защиты используются для трансформаторов мощностью более 2 МВА.
Трансформатор соединен звездой с одной стороны и треугольником с другой. ТТ на стороне звезды соединены треугольником, а трансформаторы со стороны треугольника – звездой. Нейтраль обоих трансформаторов заземлена.
Трансформатор имеет две катушки, одна – рабочая, а другая – ограничивающая. Как следует из названия, удерживающая катушка используется для создания удерживающей силы, а рабочая катушка используется для создания рабочей силы. Ограничительная катушка соединена со вторичной обмоткой трансформаторов тока, а рабочая катушка подключена между эквипотенциальной точкой трансформатора тока.
Работа дифференциальной защиты трансформатора:
Обычно рабочая катушка не пропускает ток, поскольку ток согласовывается с обеих сторон силовых трансформаторов, когда в обмотках возникает внутреннее повреждение, баланс изменяется, и рабочие катушки дифференциального реле начинают вырабатывать дифференциальный ток между двумя сторонами. трансформатора. Таким образом, реле отключает автоматические выключатели и защищает главный трансформатор.
Ограниченная защита от замыканий на землю
При повреждении проходного изолятора трансформатора может протекать очень высокий ток короткого замыкания. В этом случае неисправность необходимо устранить как можно скорее. Досягаемость конкретного защитного устройства должна быть ограничена только зоной трансформатора, что означает, что если какое-либо замыкание на землю происходит в другом месте, реле, назначенное для этой зоны, должно срабатывать, а другие реле должны оставаться такими же. Вот почему это реле названо Реле с ограниченной защитой от замыканий на землю.
На приведенном выше рисунке защитное оборудование находится на защищаемой стороне трансформатора. Предположим, что это первичная сторона, а также предположим, что есть замыкание на землю на вторичной стороне трансформатора. Теперь, если есть неисправность на стороне заземления из-за замыкания на землю, будет присутствовать компонент нулевой последовательности, который будет циркулировать только на вторичной стороне. И это не отразится на первичной обмотке трансформатора.
Это реле имеет три фазы, при возникновении неисправности они будут иметь три компонента: компоненты прямой последовательности, компоненты обратной последовательности и компоненты нулевой последовательности. Поскольку компоненты положительных блесток смещены на 120 *, поэтому в любой момент сумма всех токов будет проходить через реле защиты. Таким образом, сумма их токов будет равна нулю, так как они смещены на 120 *. То же самое и для компонентов обратной последовательности.
Теперь предположим, что возникла неисправность. Эта неисправность будет обнаружена трансформаторами тока, поскольку она имеет компонент нулевой последовательности, и ток начинает течь через реле защиты, когда это происходит, реле срабатывает и защищает трансформатор.
Защита от переполнения
Трансформатор предназначен для работы при фиксированном уровне магнитного потока, превышающем этот уровень, и сердечник становится насыщенным, насыщение сердечника вызывает нагрев в сердечнике, который быстро проходит через другие части трансформатора, что приводит к перегреву компонентов, что приводит к перегреву. Защита магнитного потока становится необходимой, так как она защищает сердечник трансформатора. Ситуации перенапряжения могут возникать из-за перенапряжения или снижения частоты системы.
Для защиты трансформатора от перенапряжения используется реле перенапряжения. Реле избыточного потока измеряет отношение напряжение / частота для расчета плотности магнитного потока в сердечнике. Быстрое повышение напряжения из-за переходных процессов в энергосистеме может вызвать перенапряжение, но переходные процессы быстро затухают, поэтому мгновенное отключение трансформатора нежелательно.
Плотность потока прямо пропорциональна отношению напряжения к частоте (V / f), и прибор должен определить это соотношение, если значение этого отношения станет больше единицы, это выполняется реле на основе микроконтроллера, которое измеряет напряжение и частота в реальном времени, затем вычисляется скорость и сравнивается с предварительно рассчитанными значениями. Реле запрограммировано на обратное определенное минимальное время (характеристики IDMT). Но настройку можно выполнить вручную, если это необходимо. Таким образом, цель будет достигнута без ущерба для защиты от избыточного потока. Теперь мы видим, насколько важно предотвратить отключение трансформатора от перенапряжения.
Надеюсь, вам понравилась статья и вы узнали что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или воспользуйтесь нашим форумом для других технических вопросов.
Тепловая защита сухого трансформатора ТСЛ
Тепловая защита обмоток трансформатора ТСЛ, ТСЛЗ реализуется с помощью датчиков типа РТ100 с линейной характеристикой. В стандартном исполнении датчики устанавливаются на каждую обмотку низкого напряжения. Трансформатор комплектуется программируемым микропроцессорным блоком защиты типа Т-154 производства «Tecsystem» (Италия) с инструкцией по установке и программированию на русском языке. Использование линейных датчиков РТ100 и микропроцессорного блока защиты Т-154 дает возможность гибкого выбора температур предаварийного режима, а также температур включения и отключения вентиляторов, устанавливаемых на трансформаторе.
Значение температуры обмоток, рекомендуемое изготовителем:
– сигнализация о начале перегрева – 140°С;
– отключение трансформатора – 150°С;
– включение принудительной вентиляции – 100°С;
– отключение принудительной вентиляции – 90°С.
Изменение значения производится на передней панели реле Т-154 при работающем трансформаторе.
Шкаф тепловой защиты ШТЗ
Шкаф тепловой защиты ШТЗ — предназначен для контроля температурного режима работы силового трансформатора. Он принимает информацию от температурных датчиков и отправляет сигнал если трансформатор перегрет.
При необходимости сигнал может быть выведен на диспетчерский пульт оперативного управления.
Шкаф ЩТЗТ (ШТЗ) необходим когда в комплектной подстанции установлен силовой сухой трансформатор с литой изоляцией.
Номинальное напряжение шкафа — 220 В, частота — 50 Гц, нагрузочная способность выходных реле — 1А.
- В щите расположены органы управления, устройства автоматики, термореле, аппараты защиты, силовой контактор для коммутации вентиляторов системы охлаждения, лампы индикации и сигнализации о состоянии устройства, а так же клеммы внешних подключений.
Шкаф тепловой защиты предназначен для контроля текущего значения температуры обмоток и магнитопровода трансформатора. Данный контроль температуры позволяет обеспечивать защиту трансформатора от перегрева, путем подачи сигнала на включения системы охлаждения трансформатора, либо путем подачи сигнала на отключение вводной ячейки питания трансформатора или снятие нагрузки (отключение фидеров РУНН).
Также данный шкаф может использоваться для управления вентиляцией помещений.
Технические характеристики шкафа ШЗТ
ПараметрЗначение
| Номинальное напряжение питающей сети | =110В, =220В, ~220В (линейное или фазное), ~380В (линейное) | |
| Допустимое отклонение напряжения питающей сети | -20%; +10% от номинального | |
| Номинальная частота переменного тока питающей сети | 50Гц | |
| Допустимое отклонение частоты переменного тока питающей сети | ±10% | |
| Трансформатор | С высшим напряжением 35-110кВ | |
| Двухобмоточный | Трёхобмоточный | |
| Основные функции устройства микропроцессорной защиты | — двухступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) со стороны высшего напряжения (ВН) с возможностью комбинированного пуска по напряжению со стороны низшего напряжения (НН) и блокировкой по второй гармонике дифференциального тока от бросков тока намагничивания; — МТЗ стороны НН с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны НН; | — двухступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) со стороны ВН с возможностью комбинированного пуска по напряжению от сторон СН (НН1) и НН (НН2) и блокировкой по второй гармонике дифференциального тока от бросков тока намагничивания; — МТЗ стороны СН (НН1) с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны СН; — МТЗ стороны НН (НН2) с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны НН; |
| — дифференциальная токовая защита (ДЗТ) трансформатора (дифференциальная токовая отсечка и дифференциальная токовая защита с торможением от сквозного тока и отстройкой от бросков тока намагничивания); — газовая защита (прием сигналов от первой группы контактов газовых реле с действием на отключение через промежуточные реле); — защита от перегрузки по каждой стороне; — прием технологических сигналов от трансформатора; — управление схемой обдува трансформатора как по току нагрузки, так и по сигналам датчиков температуры; — контроль сопротивления изоляции в цепях газовых защит трансформатора и регулирования напряжения под нагрузкой (РПН); — блокировка РПН по току нагрузки; — устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ); — контроль небаланса в плечах ДЗТ. | ||
| Способ охлаждения | Естественный | |
| Доступные опции | Комплект резервных защит трансформатора и автоматики управления выключателем (АУВ), обогрев шкафа, сигнализация положения коммутационных аппаратов, принудительная вентиляция, обмен данными МЭК 61850 (Ethernet), обмен данными МЭК 60870-5-104 (Ethernet), обмен данными Modbus (RS485), освещение шкафа | |
| Степень защиты корпуса шкафа по ГОСТ 14254 | IP54 | |
| Сейсмостойкость корпуса шкафа по шкале MSK-64 | 6-9 баллов | |
| Габарит шкафа (Ш×Г×В, мм) | 600×600×2100 | |
| Условия окружающей среды | Рабочая температура | -10…+40°C |
| Влажность | ≤90% при 25°C |
ЩТЗТ – щит тепловой защиты сухого трансформатора
Щит тепловой защиты сухого трансформатора контролирует рост температуры посредством датчиков температуры типа РТ-100, которые встроены непосредственно в обмотки НН трансформатора. Если сопротивление датчиков меняется, двухступенчатое реле температурной защиты (РТЗ) регистрирует эти изменения. I ступень РТЗ сигнализирует о превышении порогового значения температуры обмоток и включает вентиляторы для обдува, II ступень отключает выключатель питания силового трансформатора.
Щит тепловой защиты сухого трансформатора (ЩТЗТ) также может передать сигнал на пульт диспетчера, тем самым дублируя сведения о состоянии трансформатора.
Предыдущая