Überstromschutz von Transformatoren
Leistungstransformatoren sind aufgrund des Fehlens rotierender Teile strukturell zuverlässig genug. Im laufenden Betrieb sind jedoch Schäden und Störungen des normalen Betriebs möglich und treten auf. Ausfall von Leistungstransformatoren: Drehung der Stromkreise, Kurzschluss des Gehäuses, Kurzschluss der Wicklungen, Kurzschluss der Eingänge usw., abnormale Modi: unzulässige Überlastungen, Absinken des Ölstands, Zersetzung bei Überhitzung, Auftreten eines externen Kurzschlusses zusammengesetzte Ströme.
Leistungstransformatoren mit relativ geringer Leistung werden normalerweise durch Sicherungen auf der Hochspannungsseite und Sicherungen oder Leistungsschalter auf der Seite der Niederspannungsausgangsleitungen geschützt. Der Sicherungsstrom der Hochspannungssicherung wird unter Berücksichtigung der Einstellung aus den Magnetisierungsstromstößen beim Einschalten des Leistungstransformators unter Betriebsspannung ausgewählt. Vor diesem Hintergrund gilt der Nennstrom der Sicherung
wo Azhs-Strom der Hochspannungssicherung, A, Azn.tr. — Nennstrom des Transformators, A.
Die Entsprechung von Hochspannungssicherungen zu den von ihnen geschützten Leistungstransformatoren mit einer Spannung von 6 - 10 kV ist in den Nachschlagewerken angegeben. Der Schutz durch Sicherungen erfolgt konstruktiv auf einfachste Weise, es gibt jedoch Nachteile - Instabilität der Schutzparameter, die bei einigen Arten von internen Schäden an Leistungstransformatoren zu einer unzulässigen Verlängerung der Schutzreaktionszeit führen kann. Beim Sicherungsschutz ergeben sich Schwierigkeiten bei der Koordinierung der Absicherung benachbarter Netzabschnitte. Fortschrittlicherer Relais-Überstromschutz von Transformatoren (Abb. 1).
Feige. 1. Das Schema des Überstromschutzes gegen Überlastung eines Abwärtstransformators mit zwei Wicklungen und direkter Versorgung
Stromtransformatoren Stromwandler werden von der Hochspannungsseite (Leistungsseite) mit Strom versorgt. Wenn sie auf der Niederspannungsseite installiert wurden (wie im Diagramm mit einer gestrichelten Linie dargestellt), funktioniert der Schutz nur bei Fehlern in den 6,6-kV-Sammelschienen und den zugehörigen Verbrauchern, da in diesem Fall ein Kurzschluss vorliegt Stromkreisströme fließen nicht durch die Stromwandler...
Wenn eine der drei Phasen des Transformators beschädigt ist, fließt der Kurzschlussstrom durch den entsprechenden Stromwandler, schließt die Kontakte des Betriebsrelais T, wodurch das Zeitrelais B und über dieses das Zwischenrelais P betätigt werden. Der Betriebsstrom aktiviert die Auslösespule KO-1, die den Leistungsschalter B1 auslöst, indem sie den Schutztransformator trennt.
Reis. 2. Schema des Überstromschutzes des Transformators
In Abb. In Abb. 2 zeigt ein Diagramm einer Umspannstation, die zwei Lastgruppen auf der Niederspannungsseite versorgt.Dabei wird der Transformator beidseitig mit höherer und niedrigerer Spannung geschützt. Beide Abschnitte werden über separate Schalter mit Strom versorgt. Für den Normalbetrieb bietet die Schaltung drei Sätze Überstromschutz: zwei davon auf der Seite mit niedrigerer Spannung und einen auf der Seite mit höherer Spannung.
Der Betriebsstrom des auf der Niederspannungsseite installierten Schutzes wird entsprechend der Belastung seines Stromkreises unter Berücksichtigung der Anlaufströme der von diesem Teil des Stromkreises versorgten Motoren ausgewählt. Die Verzögerung wird entsprechend den Bedingungen der Selektivität beim Schutz der an diesen Teil des Stromkreises angeschlossenen Elemente ausgewählt. Der Betriebsstrom des auf der Hochspannungsseite installierten Schutzes wird durch die Gesamtlast der beiden Abschnitte unter Berücksichtigung der bestimmt Anlaufströme der Elektromotoren und die Verschlusszeit ist eine Stufe höher als die Verschlusszeit auf der Niederspannungsseite.
Für den Überstromschutz von Dreiwicklungstransformatoren reicht ein Satz Schutzgeräte nicht aus. Um bei einem Ausfall des Einspannungssystems nur eine Wicklung abzuschalten und den Transformator mit zwei anderen Wicklungen in Betrieb zu halten, ist es erforderlich, jede Wicklung des Transformators mit einem unabhängigen Überstromschutzsatz zu versorgen... Der Betriebsstrom wird ausgewählt entsprechend der Belastung jeder Wicklung. Die Verzögerung wird entsprechend der Selektivitätsbedingung beim Schutz anderer Elemente im Netzwerk mit einer bestimmten Spannung eingestellt.
Leistungstransformatoren lassen in der Regel erhebliche Überlastungen zu. Somit ermöglicht ein Transformator normaler Bauart eine doppelte Überlastung in 10 Minuten. Diese Zeit reicht völlig aus, damit das diensthabende Personal den Transformator entladen kann.Daher ist bei Transformatoren ab einer Leistung von 560 kVA ein Überlastschutz installiert. In Umspannwerken mit ständigem Dienstpersonal arbeitet der Schutz auf das Signal hin, und in Umspannwerken ohne ständiges Personal im Dienst schaltet der Schutz den überlasteten Transformator oder einen Teil seiner Last ab.
Ein unverzögerter Überstromschutz mit begrenztem Wirkungsbereich heißt Überstrom... Um die Selektivität im Versorgungsbereich zu gewährleisten, wird die Stromunterbrechung durch die Kurzschlussströme auf der Niederspannungsseite des Transformators, durch die Anlaufströme, eingestellt der Elektromotoren, durch den Kurzschlussstrom (SC) am Ende der Leitung bzw. am Anfang des nächsten Abschnitts. Die Art der Änderung des Kurzschlussstroms, wenn der Kurzschlusspunkt von der Stromquelle entfernt wird, ist in Abb. dargestellt.
Reis. 3. Diagramm des aktuellen Schutzes
Der Betriebsausschaltstrom ist so gewählt, dass er bei Störungen auf der Nachbarleitung nicht auslöst. Dazu muss der Betriebsstrom größer sein als der maximale Kurzschlussstrom der Niederspannungsschienen.
Der Versorgungsbereich wird grafisch wie in Abbildung 3 dargestellt definiert. Es werden die während des Kurzschlusses fließenden Ströme am Anfang (Punkt 1) und am Ende der Leitung (Punkt 5) sowie an den Punkten 2 … 4 berechnet. Abhängig von a Die Änderungskurve des Kurzschlussstroms vom Netzteil wird aus der Entfernung gezeichnet (Kurve 1). Der Auslösestrom wird bestimmt und in demselben Diagramm wird die Auslösestromlinie 2 eingezeichnet. Der Schnittpunkt der Kurve 1 mit der Linie 2 definiert das Ende der Auslösezone (schattierter Teil).
Der Unterbrechungsstrom kann eine ganze Leitung schützen, an die nur ein Transformator angeschlossen ist, wenn der Unterbrechungsbetriebsstrom so gewählt wird, dass er bei einem Niederspannungsfehler aus dem zu schützenden Transformator nicht anspricht. Dazu muss bei der Berechnung der maximal beobachtete Kurzschlussstrom auf den Niederspannungsbussen berücksichtigt werden. In diesem Fall schützt die Stromunterbrechung zuverlässig die Leitung, die Sammelschienen und einen Teil der Hochspannungswicklung des Transformators.
Auslösesysteme unterscheiden sich von Überstromschutzsystemen dadurch, dass keine Zeitrelais vorhanden sind und stattdessen Zwischenrelais installiert sind. Der Überlastschutz schützt nur einen Teil der Leitung und dient daher als zusätzlicher Schutz. Der Einsatz der Stromunterbrechung ermöglicht es, die Auslösung von Fehlern mit höchsten Werten an Kurzschlussströmen zu beschleunigen und die Zeitverzögerung des Überstromschutzes zu reduzieren. Wenn die Stromunterbrechung mit dem Überstromschutz kombiniert wird, erhält man einen Zeitschritt-Stromschutz: Die erste Stufe (Unterbrechung) arbeitet sofort und die folgenden mit einer Zeitverzögerung.