Wie werden Leistungstransformatoren geschützt?

Für Leistungstransformatoren mit einer Hochspannungswicklung über 1000 V Relaisschutz gegen folgende Arten von Schäden und anormale Betriebsarten:

1) mehrphasige Fehler in den Wicklungen und ihren Anschlüssen,

2) interner Schaden (Kurzschluss in den Wicklungen und „Stahlbrand“ des Magnetkreises),

3) einphasige Erdschlüsse,

4) Überstrom in den Wicklungen durch äußere Kurzschlüsse,

5) Überstrom in den Wicklungen aufgrund von Überlastung (falls möglich),

6) Senken des Ölstands.

Bei der Durchführung des Transformatorschutzes müssen einige Merkmale seines normalen Betriebs berücksichtigt werden: der Magnetisierungsstrom beim Einschalten des Transformators, die Auswirkung des Übersetzungsverhältnisses und die Anschlussschaltungen der Transformatorwicklungen.

Zum Schutz vor mehrphasigen Fehlern in den Wicklungen und Anschlüssen von Transformatoren mit einer Leistung von 6300 kVA und mehr, die unabhängig arbeiten, mit einer Leistung von 4000 kVA und mehr, die parallel arbeiten, und mit einer Leistung von 1000 kVA und mehr, wenn aktueller Interrupt bietet nicht die nötige Sensibilität, Überstromschutz hat eine Zeitverzögerung von mehr als 0,5 s und keinen Gasschutz, Längsdifferentialschutz mit Kreisströmen im Betrieb Trennschalter Leistungstransformator ohne Zeitverzögerung.

Eigenschaften des Differentialschutzes von Transformatoren im Vergleich zum Differentialschutz von Generatoren, Leitungen usw. ist die Ungleichheit der Primärströme verschiedener Wicklungen des Transformators und deren Phasenabweichung im allgemeinen Fall.

Zum Ausgleich der Phasenverschiebung der Ströme Sekundärwicklungen von Stromwandlern, vom Stern des Leistungstransformators installiert, sind im Dreieck geschaltet, und die Sekundärwicklungen der auf der Dreiecksseite des Leistungstransformators installierten Stromwandler sind im Stern geschaltet. Der Ausgleich der Ungleichheit der Primärströme wird durch die richtige Wahl der Übersetzungsverhältnisse der Stromwandler erreicht.

Wenn es unmöglich ist, das Übersetzungsverhältnis von Stromwandlern so zu wählen, dass die Differenz der Sekundärströme im Zweig des Differentialschutzes weniger als 10 % beträgt (da Stromwandler einen Standardwert des Übersetzungsverhältnisses haben), wenn Zum Schutz werden Differentialrelais vom Typ RNT verwendet, um die Ungleichheit der Ströme auszugleichen, seltener Ausgleichstransformatoren und Spartransformatoren.

Wenn kein Längsdifferentialschutz vorhanden ist (in der Regel bei Einzeltransformatoren mit einer Leistung von weniger als 6300 kVA und bei Parallelbetriebtransformatoren mit einer Leistung von weniger als 4000 kVA), erfolgt in diesen Fällen eine Stromunterbrechung ohne Zeitverzögerung einen Teil der Transformatorwicklung abdecken.

Der Längsdifferentialschutz wird in Betriebs- und Reservetransformatoren für den Hilfsbedarf von Wärmekraftwerken eingesetzt; Bei einer Leistung von 4000 kVA ist ein Stromausfall zulässig.

Das einfachste Schema zur Implementierung des Längsdifferentialschutzes ist die Unterbrechung des Differentialstroms, die dann eingesetzt wird, wenn sie die Empfindlichkeitsanforderungen erfüllt. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, wird im Längsdifferentialschutz ein Relais vom Typ RNT eingesetzt.

Das RNT-Relais verfügt über gesättigte Transformatoren (NT), die eine Reduzierung der Ströme aufgrund von magnetisierenden Einschaltströmen und Unsymmetrieströmen ermöglichen, die während des Übergangsprozesses auftreten externe Kurzschlüsseund gleicht die Ungleichmäßigkeit der Sekundärströme von Stromwandlern aus.

Lastspannungsgesteuerte Transformatoren oder Mehrwicklungstransformatoren mit mehreren Versorgungswicklungen: Wenn der Schutz mit Sättigungstransformatoren aufgrund hoher Unsymmetrieströme im Relais bei externen Kurzschlüssen nicht die erforderliche Empfindlichkeit bietet, ist ein Differentialschutz mit Stopp und Installation vorgesehen Relais vom Typ DZT oder deren Ersatz.

Der Schutz wird im Voraus für den Fall berechnet, dass das Relais ohne Anhalten verwendet wird. Wenn sich herausstellt, dass die Empfindlichkeit nicht ausreicht, verwenden Sie ein Relais mit der Mindestanzahl an Bremsspulen, die die erforderliche Empfindlichkeit bieten. Der Betriebsstrom des Längsdifferentialschutzes muss von den Magnetisierungs- und Unsymmetrieströmen unterschieden werden.

Schutz von Leistungstransformatoren vor inneren Schäden

Zum Schutz vor inneren Schäden (Wicklungsschäden mit Gasaustritt) und vor Absinken des Ölstandes bei Transformatoren mit einer Leistung von 6300 kVA und mehr sowie bei Transformatoren mit einer Leistung von 1000 – 4000 kVA, die kein Differenzial haben Schutz oder Unterbrechung, und wenn der Überstromschutz eine Zeitverzögerung von 1 s oder mehr hat, wird ein Gasschutz mit einer Aktion auf das Signal bei niedrigem Signal und auf Abschaltung bei starker Gasbildung angewendet... Die Verwendung eines Gasschutzes ist obligatorisch für interne Transformatoren mit einer Leistung von 630 kVA und mehr, unabhängig vom Vorhandensein anderer schnell wirkender Schutzvorrichtungen.

Der Gasschutz wird an Transformatoren, Spartransformatoren und ölgekühlten Reaktoren mit Expandern installiert und erfolgt mithilfe von Schwimmer-, Paddel- und Bechergasrelais. Der Gasschutz ist der einzige Schutz von Transformatoren vor dem „Stahlbrand“ des Magnetkreises, der entsteht, wenn die Isolierung zwischen den Stahlblechen bricht.

Der Gasschutz ist sowohl für niedrige als auch für hohe Gassignale an Differentialschutz- oder Auslösetransformatoren ohne Schalter und in einer Innenwerkstatt mit 1600 kVA oder weniger und versorgungsseitigem Kurzschlussschutz zulässig.

Schutz von Transformatoren vor einphasigen Erdschlüssen

Zum Schutz gegen einphasige Erdschlüsse von Aufwärtstransformatoren mit einer Leistung von 1000 kVA und mehr, die an Netze mit hohen Erdschlussströmen angeschlossen sind, sowie Abwärtstransformatoren mit geerdetem Neutralleiter, maximaler Nullsystemschutz gegen äußere Erde Fehlerströme werden bereitgestellt, die auf den Auslöser wirken.

Aufgrund der weit verbreiteten Verwendung von Transformatoren 6 – 10 / 0,4 – 0,23 kV mit einem Dreieck-Stern-Schaltungsschema, mit einem fest geerdeten Neutralleiter auf der 0,4-kV-Seite, bei dem die Reaktanz und der aktive Widerstand der Nullsequenz gleich den Widerständen sind des positiven Systems sind die einphasigen Kurzschlussströme auf der 0,4-kV-Seite gleich den dreiphasigen Kurzschlussströmen bei Kurzschlüssen an oder in der Nähe der Transformatorklemmen.

Bei diesen Strömen kann der auf der HV-Seite installierte Maximalstromschutz mit ausreichender Empfindlichkeit arbeiten, und es ist zulässig, keinen Schutz im neutralen Teil des Transformators zu installieren, sondern nur den Transformator mit einem grundlegenden Blockschaltbild des Transformators zu schützen mit einem langen Buskanal… Der Auslösestrom des Schutzrelais gegen einphasige Kurzschlüsse kurzgeschlossener Transformatoren auf der 0,4-kV-Seite (der Schutz ist mit dem Stromwandler im Kugeldraht im neutralen Teil des Transformators verbunden) muss für den Anschluss ausgelegt sein die Wicklungen:

wobei der kn-Zuverlässigkeitsfaktor gleich 1,15–1,25 ist; kn ist ein Koeffizient, der die Überlastung berücksichtigt und 1,3 für Öltransformatoren und 1,4 für Trockentransformatoren beträgt, wenn keine Auslegungsdaten vorliegen Strom des Leistungstransformators.

In Netzen mit niedrigen Erdströmen wird an Transformatoren ein Schutz gegen einphasige Erdschlüsse mit Auslösewirkung installiert, sofern ein solcher Schutz im Netz vorhanden ist.

Schutz von Transformatoren vor Überstrom in den Wicklungen durch äußere Kurzschlüsse

Um Abwärtstransformatoren vor Strömen zu schützen, die durch externe Kurzschlüsse verursacht werden, ist ein Überlastschutz ohne Auslösung oder mit Start durch das Unterspannungsrelais vorgesehen, das den Leistungsschalter öffnet. Aufgrund der geringen Empfindlichkeit wird der Überstromschutz ohne Start durch das Unterspannungsrelais nur bei Transformatoren mit einer Leistung bis 1000 kVA eingesetzt.

Zum Schutz von Aufwärtstransformatoren vor externen Kurzschlüssen. maximaler Überstromschutz mit Spannungsfreigaberelais oder Fehlerstromschutz.

Der Anlauf-Überstromschutz des Unterspannungsrelais für Mehrwicklungs-Aufwärtstransformatoren erweist sich als recht komplex (aufgrund des Vorhandenseins mehrerer Sätze von Unterspannungsrelais) und nicht ausreichend stromempfindlich. In diesem Fall Fehlerstromschutz... Letzteres wird für Aufwärtstransformatoren mit einer Leistung von 1000 kVA und mehr mit fest geerdetem Neutralleiter empfohlen.

Wenn der Aufwärtstransformatorschutz nicht die erforderliche Empfindlichkeit bietet, können zum Schutz der Transformatoren Stromrelais mit geeignetem Generatorschutz eingesetzt werden.

In einigen Fällen wird zum Schutz von Leistungstransformatoren ein Gegensystem-Überstromschutz verwendet, der leicht mit einem ähnlichen Schutz von Generatoren kombiniert werden kann.

Bei Mehrwicklungstransformatoren, die von mehreren Seiten gespeist werden, ist ein Richtungsschutz vorgesehen, um die Selektivität sicherzustellen.

Zum Überlastschutz mehrerer parallel arbeitender Transformatoren mit einer Leistung von 400 kVA und mehr sowie bei getrenntem Betrieb und Vorhandensein eines automatischen Umschalters ist ein auf das Signal wirkender einphasiger Überstromschutz vorgesehen.

In unbeaufsichtigten Umspannwerken kann ein Schutz mit automatischer Entlastung oder Auslösung des Transformators durchgeführt werden.