Trafo koruma ve trafo koruma devreleri hakkında her şey

Transformatörler, herhangi bir dağıtım sisteminin en kritik ve pahalı bileşenlerinden biridir. Genellikle yağa batırılmış kapalı statik bir cihazdır ve dolayısıyla meydana gelen arızalar sınırlıdır. Ancak nadir görülen bir arızanın etkisi, transformatör için çok tehlikeli olabilir ve transformatörlerin onarımı ve değiştirilmesinin uzun olması, işleri daha da kötüleştirir. Dolayısıyla güç transformatörlerinin korunması çok önemli hale gelir.

Bir transformatörde meydana gelen arızalar esas olarak iki türe ayrılır: harici arızalar ve dahili arızalar, trafo için herhangi bir tehlikeyi önlemek için, harici bir arıza, mümkün olan en kısa sürede karmaşık bir röle sistemi tarafından giderilir. Dahili arızalar esas olarak sensörlere ve ölçüm sistemlerine bağlıdır. Makalenin ilerleyen kısımlarında bu süreçler hakkında konuşacağız. Oraya varmadan önce, birçok transformatör türü olduğunu anlamak önemlidir ve bu makalede, esas olarak dağıtım sistemlerinde kullanılan güç transformatörü hakkında tartışacağız. Temellerini anlamak için güç transformatörünün çalışması hakkında da bilgi edinebilirsiniz.

Aşırı uyarılma koruması ve sıcaklığa dayalı koruma gibi temel koruma özellikleri, sonunda bir arıza durumuna yol açan koşulları tanıyabilir, ancak röleler ve akım trafoları tarafından sağlanan tam transformatör koruması, kritik uygulamalardaki transformatörler için uygundur.

Bu yüzden bu yazıda, transformatörleri felaketle sonuçlanan arızalardan korumak için kullanılan en yaygın ilkelerden bahsedeceğiz.

Farklı Transformatör Türleri İçin Transformatör Koruması

Bir güç trafosu için kullanılan koruma sistemi, trafonun kategorilerine bağlıdır. Aşağıdaki tablo şunu göstermektedir:

Kategori	Transformatör Değeri - KVA
1 Aşama	3 Aşama
ben	5 - 500	15 - 500
II	501 - 1667	501 - 5000
III	1668 - 10.000	5001 - 30.000
IV	> 10.000	> 30.000

• 500 KVA aralığındaki transformatörler (Kategori I ve II) kapsamına girer, bu nedenle sigortalar kullanılarak korunurlar, ancak 1000 kVA'ya kadar olan transformatörleri korumak için (11kV ve 33kV için dağıtım transformatörleri) Orta Gerilim devre kesiciler kullanılır.
• (Kategori III ve IV) kapsamına giren 10 MVA ve üstü transformatörler için, onları korumak için diferansiyel röleler kullanılmalıdır.

Ek olarak, Buchholtz röleleri gibi mekanik röleler ve ani basınç röleleri, transformatör koruması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu rölelere ek olarak, termal aşırı yük koruması genellikle arızaları tespit etmek yerine transformatörün ömrünü uzatmak için uygulanır.

Yaygın Trafo Koruma Türleri

1. Aşırı ısınma koruması
2. Aşırı akım koruması
3. Transformatörün Diferansiyel Koruması
4. Toprak Arıza Koruması (Kısıtlı)
5. Buchholz (Gaz Algılama) Rölesi
6. Aşırı akma koruması

Transformatörlerde Aşırı Isınma Koruması

Aşırı yükler ve kısa devre koşulları nedeniyle transformatörler aşırı ısınır. İzin verilen aşırı yük ve karşılık gelen süre, trafo tipine ve trafo için kullanılan yalıtım sınıfına bağlıdır.

Daha yüksek yükler çok uzun bir süre için çok kısa bir süre korunabilir, varsayılan bir maksimum sıcaklığın üzerine çıkan sıcaklık artışından dolayı yalıtıma zarar verebilir . Yağ soğutmalı trafodaki sıcaklık, 95 ° C'nin ötesinde trafo ömrünün düştüğü ve telin yalıtımında zararlı etkileri olduğu zaman maksimum kabul edilir. Bu nedenle aşırı ısınma koruması zorunlu hale gelir.

Büyük transformatörler sahip bir yağ veya sarma ölçü sıcaklık algılama cihazları, yağ veya sarma, bir ifade, tipik olarak ölçüm iki yol vardır sıcaklığı sıcak nokta ölçümü olarak adlandırılır, ikinci ve en yağ ölçümü, görüntü Aşağıda yer alan tipik bir reinhausen'den bir sıcaklık kontrol kutulu termometre, sıvı yalıtımlı koruyucu tipte bir transformatörün sıcaklığını ölçmek için kullanılır.

Kutuda, transformatörün (siyah iğne olan) sıcaklığını gösteren bir kadran göstergesi vardır ve kırmızı iğne alarm ayar noktasını gösterir. Siyah iğne kırmızı iğneyi geçerse, cihaz bir alarmı etkinleştirecektir.

Aşağıya bakarsak, cihazı bir alarm veya açma görevi görecek şekilde yapılandırabileceğimiz veya pompaları veya soğutma fanlarını başlatmak veya durdurmak için kullanılabilecek dört ok görebiliriz.

Resimde de görebileceğiniz gibi termometre, transformatör tankının tepesine göbeğin ve sargının üstüne monte edilmiştir, bu yapılır çünkü en yüksek sıcaklık, çekirdek ve sargılar nedeniyle tankın merkezinde olacaktır.. Bu sıcaklık, en yüksek yağ sıcaklığı olarak bilinir . Bu sıcaklık bize transformatör çekirdeğinin Sıcak-nokta Sıcaklığının bir tahminini verir. Transformatörün sıcaklığını doğru bir şekilde ölçmek için alçak gerilim sargısında günümüzün fiber optik kabloları kullanılmaktadır. Aşırı ısınma koruması bu şekilde uygulanır.

Transformatörde Aşırı Akım Koruması

Aşırı akım koruma sistemi, en eski geliştirilmiş koruma sistemlerinden biridir, kademeli aşırı akım sistemi, aşırı akım koşullarına karşı koruma sağlamak için geliştirilmiştir. güç dağıtıcıları, IDMT röleleri yardımıyla arızaları tespit etmek için bu yöntemi kullanır. yani, sahip olan röleler:

1. Ters karakteristik ve
2. Minimum çalışma süresi.

IDMT rölesinin yetenekleri sınırlıdır. Bu tür röleler maksimum nominal akımın% 150 ila% 200'ü arasında ayarlanmalıdır, aksi takdirde röleler acil aşırı yük durumlarında çalışacaktır. Bu nedenle bu röleler, trafo tankı içindeki arızalar için küçük koruma sağlar.

Transformatörün Diferansiyel Koruması

Yüzde Önyargılı Akım Diferansiyel Koruması, güç transformatörlerini korumak için kullanılır ve en iyi genel korumayı sağlayan en yaygın transformatör koruma şemalarından biridir. Bu koruma türleri, 2 MVA'yı aşan değerdeki transformatörler için kullanılır.

Transformatör bir tarafta yıldız bağlantılı ve diğer tarafta üçgen bağlantılıdır. Yıldız tarafındaki CT'ler delta bağlantılıdır ve delta bağlantılı taraftakiler yıldız bağlantılıdır. Her iki transformatörün nötrü topraklanmıştır.

Transformatörün iki bobini vardır, biri çalıştırma bobini, diğeri ise sınırlayıcı bobindir. Adından da anlaşılacağı gibi, kısıtlama bobini, sınırlama kuvvetini üretmek için kullanılır ve çalıştırma bobini, çalıştırma kuvvetini üretmek için kullanılır. Kısıtlama bobini, akım trafolarının sekonder sargısına bağlanır ve çalıştırma bobini, CT'nin eşpotansiyel noktası arasına bağlanır.

Trafo Diferansiyel Koruma Çalışması:

Normalde, akım güç transformatörlerinin her iki tarafında eşleştiğinden, sargılarda bir iç arıza meydana geldiğinde, denge değiştirildiğinden ve diferansiyel rölenin çalışma bobinleri iki taraf arasında diferansiyel akım üretmeye başladığından, çalışma bobini akım taşımaz. transformatörün. Böylece röle devre kesicileri açar ve ana trafoyu korur.

Sınırlı Toprak Arıza Koruması

Transformatör geçit izolatöründe bir arıza meydana geldiğinde çok yüksek bir arıza akımı akabilir. Bu durumda, arızanın mümkün olan en kısa sürede giderilmesi gerekir. Belirli bir koruma cihazının erişimi yalnızca transformatörün bölgesi ile sınırlandırılmalıdır, yani farklı bir yerde herhangi bir toprak arızası meydana gelirse, o bölge için tahsis edilen röle tetiklenmeli ve diğer röleler aynı kalmalıdır. Bu nedenle röleye Sınırlı toprak arıza koruma rölesi adı verilmiştir.

Yukarıdaki resimde Koruma Ekipmanı, transformatörün korumalı tarafındadır. Bunun birincil taraf olduğunu varsayalım ve ayrıca transformatörün ikincil tarafında bir topraklama hatası olduğunu varsayalım. Şimdi, toprak tarafında bir arıza varsa, toprak arızası nedeniyle, bir Sıfır Sıra Bileşeni orada olacak ve bu sadece ikincil tarafta dolaşacaktır. Ve transformatörün birincil tarafına yansıtılmayacaktır.

Bu rölenin üç fazı vardır, eğer bir arıza meydana gelirse, üç bileşeni olacaktır, pozitif bileşen bileşenleri, negatif bileşen bileşenleri ve sıfır bileşen bileşenleri. Pozitif payet bileşenleri 120 * kadar yer değiştirdiğinden, herhangi bir anda tüm akımların toplamı koruma rölesinden geçecektir. Dolayısıyla, akımlarının toplamı 120 * ile yer değiştirdiklerinden sıfıra eşit olacaktır. Negatif dizi bileşenleri için de benzer durum söz konusudur.

Şimdi bir arıza durumunun oluştuğunu varsayalım. Bu arıza, sıfır bileşen bileşenine sahip olduğu için CT'ler tarafından tespit edilecek ve akım koruma rölesi boyunca akmaya başlayacak, bu olduğunda röle açacak ve trafoyu koruyacaktır.

Buchholz (Gaz Algılama) Rölesi

Yukarıdaki resim bir Buchholz rölesini göstermektedir. Buchholtz röle bir hata transformatör içinde meydana geldiğinde bir şamandıra şalteri yardımı ile çözüldü gazı tespit ana transformatör birimi ve genleşme tankı arasında yerleştirilmiştir.

Yakından bakarsanız, bir ok görürsünüz, ana tanktan koruma tankına gaz akar, normalde transformatörün içinde hiç gaz olmamalıdır. Gazın çoğu çözünmüş gaz olarak adlandırılır ve arıza durumuna bağlı olarak dokuz farklı türde gaz üretilebilir. Bu rölenin tepesinde iki vana vardır, bu vanalar gaz oluşumunu azaltmak için kullanılır ve ayrıca bir gaz numunesi almak için kullanılır.

Bir arıza durumu meydana geldiğinde, sargılar arasında veya sargılar ile çekirdek arasında kıvılcımlar oluşur. Sargılardaki bu küçük elektriksel deşarjlar izolasyon yağını ısıtacak ve yağ kırılacak, böylece gaz üretir, kırılmanın şiddeti, hangi camların oluştuğunu tespit eder.

Büyük bir enerji deşarjında ​​bir asetilen üretimi olacaktır ve bildiğiniz gibi, asetilenin üretilmesi çok fazla enerji gerektirir. Ve her türlü arızanın gaz üreteceğini her zaman hatırlamalısınız, gaz miktarını analiz ederek arızanın ciddiyetini bulabiliriz.

Buchholz (Gaz Algılama) Rölesi Nasıl Çalışır?

Resimden de görebileceğiniz gibi, iki şamandıramız var: bir üst şamandıra ve bir alt şamandıra, ayrıca alt şamandırayı aşağı iten bir bölme plakamız var.

Büyük bir elektrik arızası meydana geldiğinde, gaz borunun içinden aktığından çok daha fazla gaz üretir, bu da bölme plakasını kaydırır ve alt yüzdürmeyi aşağı indirir, şimdi bir kombinasyonumuz var, üst şamandıra yukarı ve alt şamandıra aşağı ve yönlendirme plakası eğildi. Bu kombinasyon, büyük bir arızanın meydana geldiğini gösterir. trafoyu kapatır ve ayrıca bir alarm oluşturur. Aşağıdaki resim tam olarak bunu göstermektedir,

Ancak bu rölenin yararlı olabileceği tek senaryo bu değil, trafonun içinde küçük bir silahlanma meydana geldiği, bu arkların az miktarda gaz ürettiği, bu gazın rölenin içinde bir basınç ürettiği bir durumu hayal edin ve üst şamandıra, içindeki yağı yer değiştirerek aşağı iner, şimdi bu durumda röle alarm verir, üst şamandıra aşağıdır, alt şamandıra değişmez ve bu konfigürasyon algılanırsa bölme plakası değişmez, emin olabiliriz. yavaş bir gaz birikimi. Aşağıdaki resim tam olarak bunu göstermektedir,

Artık bir hatamız olduğunu biliyoruz ve rölenin üzerindeki valfi kullanarak gazın bir kısmını boşaltacağız ve bu gaz oluşumunun kesin nedenini bulmak için gazı analiz edeceğiz.

Bu röle, trafo şasisindeki sızıntılar nedeniyle yalıtım yağı seviyesinin düştüğü koşulları da algılayabilir, bu durumda üst şamandıra düşüşleri, alt şamandıra damlaları ve yönlendirme plakası aynı konumda kalır. Bu durumda farklı bir alarm alıyoruz. Aşağıdaki resim çalışmayı göstermektedir.

Bu üç yöntemle, Buchholz rölesi arızaları tespit eder.

Aşırı akma Koruması

Bir transformatör, bu akı seviyesini aşan sabit bir akı seviyesinde çalışmak üzere tasarlanmıştır ve çekirdek doygun hale gelir, çekirdeğin doygunluğu, çekirdeğin ısınmasına neden olur ve bu da, bileşenlerin aşırı ısınmasına neden olan transformatörün diğer bölümlerinden hızla geçer. trafo çekirdeğini koruduğu için akı koruması gerekli hale gelir. Aşırı gerilim veya sistem frekansındaki azalma nedeniyle aşırı akı durumları meydana gelebilir.

Transformatörü aşırı akmadan korumak için aşırı akı rölesi kullanılır. Aşırı akı rölesi, çekirdekteki akı yoğunluğunu hesaplamak için Gerilim / Frekans oranını ölçer. Güç sistemindeki geçici akımlardan dolayı voltajdaki hızlı bir artış aşırı akıma neden olabilir, ancak geçici olaylar hızlı bir şekilde azalır, bu nedenle, transformatörün ani açması istenmez.

Akı yoğunluğu, voltajın frekansa oranı (V / f) ile doğru orantılıdır ve enstrüman, bu oranın değeri birden fazla olursa oranı tespit etmelidir, bu, voltajı ölçen mikrodenetleyici tabanlı bir röle tarafından yapılır ve frekansı gerçek zamanlı olarak belirler, ardından oranı hesaplar ve önceden hesaplanmış değerlerle karşılaştırır. Röle, bir ters kesin minimum süre (IDMT özellikleri) için programlanmıştır. Ancak, gerekliyse ayar manuel olarak yapılabilir. Bu şekilde, aşırı akış korumalarından ödün vermeden amaca hizmet edilecektir. Şimdi, transformatörün aşırı akmasını önlemenin ne kadar önemli olduğunu görüyoruz.

Umarım makaleyi beğenmişsinizdir ve faydalı bir şeyler öğrenmişsinizdir. Herhangi bir sorunuz varsa, yorum bölümünde bırakın veya diğer teknik sorular için forumlarımızı kullanın.