MV / LV transformatoru aizsardzība pret temperatūras paaugstināšanos, pārslodzi, īssavienojumu un pārspriegumiem

Transformatoru īpašībām, kuras jāzina

Izvēloties transformatora tipu pareizielektroinženierim ir jāzina tās dažādās elektriskās un termiskās īpašības un izturība pret spriegumiem, kas radušies transformatora defektu vai parastā ekspluatācijas dēļ. Tas ir ļoti svarīgi zināt.

MV / LV transformatoru aizsardzība pret temperatūras paaugstināšanos, pārslodzi, īssavienojumu un pārspriegumiem

Tādējādi transformatora konstrukcijas tehnoloģija beidzot nosaka arī atbilstošas ​​aizsardzības izvēli. Runāsim par četriem svarīgākajiem MV / LV transformatoru aizsardzības aspektiem un to, kā tie tiek īstenoti.

1. Aizsardzība pret temperatūras paaugstināšanos
   1. Transformatoru ventilācija
   2. Temperatūras pārbaude
   3. Izmantojot PTC sensorus
2. Aizsardzība pret pārslodzi
   1. Pārslodze publiskajā izplatīšanā
   2. Pārslodze rūpnieciskajā izplatīšanā
   3. Pārslodze pakalpojumu izplatīšanā
   4. Aizsardzība pret pārslodzi, izmantojot slēdžus
   5. Aizsardzība pret pārslodzi, mērot temperatūru
3. Aizsardzība pret īssavienojumu
   1. Aizsardzība pret īssavienojumu ar MV drošinātājiem
   2. Aizsardzība pret īssavienojumu ar MV slēdzi
4. Aizsardzība pret pārspriegumiem

1. Aizsardzība pret temperatūras celšanos

Normālās darbības laikā transformatoram irzudumi bez slodzes un slodzes zudumi, kas būtiski izpaužas izkliedētā siltumenerģijā. Šī enerģija ir atkarīga no paša transformatora konstrukcijas, tā jaudas un uzstādīšanas apstākļiem.

Tā kā slodze palielina zudumus un telpas temperatūras paaugstināšanos, kas dod priekšroku ātrākai izolācijas degradācijai un līdz ar to lielākai dielektrikas atteices iespējamībai.

Šāda situācija var rasties arī tad, ja ar vienādiem zaudējumiem slodzes, telpas temperatūras un līdz ar to arī transformatora temperatūras dēļ.

1. tabula - izolācijas klases

Temperatūras paaugstināšanās ir atkarīga ne tikai no slodzes unpārplūdes, ko var noteikt aizsargierīces, bet arī vides faktori (dzesēšanas sistēmas neefektivitāte, piespiedu ventilācijas kļūda un istabas temperatūras paaugstināšanās), kas ietekmē transformatora specifisko zudumu radītā siltuma izkliedi.

Tādēļ parasti tiek piegādātas elektroniskās temperatūras mērīšanas ierīces. Tie ir nepieciešami, lai dotu trauksmi vai aktivizētu transformatora aizsardzību.

Vairumam transformatoru ir pieejami šādi temperatūras sensori: Pt100 termosensori un PTC termistori.

1. PT100 - nodrošina signālu, kas ir proporcionāls kontrolētajai temperatūrai
2. PTC - Piegādes ieslēgšanas / izslēgšanas signāls atkarībā no tā, vai izmērītā temperatūra ir mazāka vai lielāka par sensora aizturi

Sensori ir novietoti tinuma karstajā punktā. Gan PT100, gan PTC signālus apstrādā temperatūras kontroles ierīce, kas nav daļa no standarta aprīkojuma.

Pēc pieprasījuma ir pieejami citi piederumi, lai pārbaudītu temperatūru:

• Atsevišķs temperatūras displejs, kas jāuzstāda uz sadales skapja durvīm
• Izejas relejs trauksmes, atbrīvošanas un ventilatoru vadībai

2. tabula - Tipiskās transformatora trauksmes un izplūdes temperatūras vērtības

3. tabula - Temperatūras celšanās robežas lietām sveķu transformatoriem

Doties atpakaļ uz saturu ↑

1.1 Transformatoru ventilācija

Kā jau iepriekš minēts, tā dienesta laikā atransformators rada siltumu zudumu dēļ. Šis siltums jāizplata no telpas, kurā ir uzstādīts transformators. Šim nolūkam jānodrošina, lai telpā būtu pietiekama dabiskā ventilācija.

Ja nē, jāuzstāda piespiedu ventilācija.

CEI UNEL 21010 un līdzvērtīgi IEC standarti nosaka, ka uzstādīšanas telpas gaisa temperatūra nedrīkst pārsniegt šādas vērtības:

• Vidēji gadā 20 ° C
• Vidēji dienā 30 ° C
• Maksimāli 40 ° C

Sistēma, kas aizsargā pret temperatūras paaugstināšanos, jākalibrē, pamatojoties uz maksimālo telpas temperatūras vērtību 40 ° C plus maksimālais temperatūras pieaugums, ko nosaka standarti, un karstā punkta, kur sensori ir uzstādīti, delta K.

Lai novērtētu dabiskās ventilācijas efektivitāti un līdz ar to pārbaudītu ventilācijas atveru daļu un iespējamos pozicionēšanas augstumus, ņemiet vērā šādus mainīgos lielumus:

• TL = kopējie zaudējumi kW
• ΔT = temperatūras starpība starp gaisa ieplūdi un izplūdi
• Q = gaisa plūsma caur apakšējo logu m³/ sek
• H = attālums metros starp kabīnes vidējo un augšējā loga vidējo vērtību (izejas logs).

1. attēls - Transformatoru telpas ventilācija

Mēs apzīmējam apakšējā gaisa ieplūdes loga neto laukumu m² (izņemot grilu) ar S. Pieņemot, ka ΔT = 15 ° C, formula, lai izmērītu ieplūdes logu, ir:

S = 0,185 × (TL × √H)

PIEZĪME! - Dažādiem ΔT jums jākonsultējas ar ražotāja speciālistu.

Ja transformatoru telpa ir maza vai slikti vēdināta, izmantojiet piespiedu ventilāciju. Tas ir nepieciešams arī tad, ja ir vidējā gada temperatūra virs 20 ° C vai ja ir biežas transformatoru pārslodzes.

Lai izvairītos no dabiskās konvekcijas ietekmēšanas telpā, augšējā atverē var uzstādīt gaisa nosūcēju, ko iespējams kontrolēt ar termostatu.

2. attēls - Transformatora telpas piespiedu ventilācija

Doties atpakaļ uz saturu ↑

1.2 Temperatūras pārbaude

Temperatūru var pārbaudīt, izmantojot Pt100 temperatūras sensorus vai termometrus. Alternatīvs risinājums ir izmantot PTC sensori, kas tomēr ir trūkums, ka temperatūru nevar parādīt. Šīs sistēmas izmanto, lai pārbaudītu zemsprieguma tinumu temperatūru.

Transformatoriem, kas piegādā statiskos strāvas pārveidotājus, jāpārbauda arī magnētiskā kodola temperatūra.

Doties atpakaļ uz saturu ↑

1.3. PTC sensoru izmantošana

Trīsfāžu transformatoros - kontroles sistēmasastāv no trim sensoriem, pa vienam katrai fāzei, kas savienoti sērijās. Sensori ir tikai pretestība, kas nosūta atbrīvošanas signālu uz releju, kad tiek pārsniegta reakcijas temperatūras robeža.

Kad aizsargrelejs tiek padots no elektrotīklatransformators, aizkavētais kontakts kavē trauksmes signālu un atbrīvo signālus, kad transformators tiek nodots ekspluatācijā, līdz releja spole tiek darbināta.

3. attēls - Transformatoru PTC sensori

Kur:

1. Temperatūras sensori
2. Aizsardzības relejs
3. Trauksme vai atbrīvošana
4. Kavētais kontakts
5. Transformatoru termināla plāksne

Doties atpakaļ uz saturu ↑

2. Aizsardzība pret pārslodzi

Pārslodze ir parādība, kas rodas, ja sistēmas absorbētā strāvas vērtība ir augstāka par nominālo vērtību. Pārslodzes noturība neizbēgami noved pie pārsniedz pieļaujamos temperatūras pieauguma ierobežojumus norādīti transformatoram, kā rezultātā pastāv risks izolēt materiālus.

Dažreiz šī situācija ir labāka nekā pakalpojuma pārtraukšana (īslaicīgas jaudas maksimuma dēļ), kas varētu radīt ievērojamus materiālus un ekonomiskus zaudējumus.

4. attēls - Eļļas transformatora pārslodzes jauda

Izolācijas-šķidruma transformatoriemdzesēšanas eļļas cirkulācija un radiatora izolācijas tvertņu forma ļauj ātri atjaunot izolāciju un samazināt daļējas izlādes, kā arī ļauj transformatoram ātri sasniegt savu darba temperatūru.

Var būt daļējs problēmas risinājums radiālo ventilatoru izmantošana, kas piestiprināti pie sveķu transformatoriem, pieļaujot pagaidu transformatora pārslodzi līdz 150% no nominālās jaudas.

5. attēls - Transformatoru radiālie ventilatori (foto kredīts: stetechnic.com)

Tomēr jāatceras, ka jauda palielina slodzes pieaugumu. Tā kā tie ir atkarīgi no strāvas kvadrāta tie var sasniegt pat 2,25 reizes lielāku nominālo vērtību.

Aksiālos ventilatorus drīkst izmantot tikai īpašos un īslaicīgos gadījumos, lai atdzesētu tinumus vai tam būtu sava veida jaudas rezerve, ko var izmantot ārkārtas situācijās.

6. attēls - Transformatoru aksiālie ventilatori (foto kredīts: stetechnic.com)

Doties atpakaļ uz saturu ↑

2.1. Pārslodze publiskajā izplatīšanā

Publiskā izplatīšanā īstermiņā priekšroka tiek dota pakalpojumu nepārtrauktībai. Šī iemesla dēļ pārslodzes parasti neizraisa transformatora izslēgšanu.

Arī šī paša iemesla dēļ parasti zemsprieguma ķēdes vienmēr ir pārāk lielas, un līdz ar to transformatora pārslodze nekad neatbilst tam, ka
vadītāju pārslodze.

Tomēr jāpievērš uzmanība, ja pārslodzes atkārto pārāk bieži. Šajā situācijā izplatītājai organizācijai ir jāaizstāj transformators ar lielāku jaudu.

7. attēls - Amsterdamas lidosta Schiphol (phoyo kredīts: Reti Delights Magazine)

Doties atpakaļ uz saturu ↑

2.2. Pārslodze rūpniecībā

Rūpnieciskajā iekārtā pārslodze var notiktilgs vai ilgs laiks. Šajās iekārtās galvenais sadales bloks, kas aprīkots ar aizsargslēdžiem pret pārslodzi un īssavienojumu, vienmēr ir tieši aiz transformatoriem.

Pārslodzes pārvaldība faktiski tiek deleģēta zemsprieguma pusē esošajiem slēdžiem, kas automātiski atvienos slodzes.

8. attēls - Teslas auto rūpnīca

Doties atpakaļ uz saturu ↑

2.3 Pakalpojumu izplatīšanas pārslodze

Pakalpojumu iekārtās, piemēram, birojos un tirdzniecības centros, pakalpojumu nepārtrauktība. Šajos piemērošanas veidos pastāvīgi
reti rodas slodze, kurai ir sākuma režīms vai līdzīga uzvedība.

Lai garantētu maksimālu pakalpojumu nepārtrauktībuja ir pārslodzes, ir svarīgi, lai transformatori, kas atrodas zemsprieguma pusē, nepieciešamās slodzes tiktu pārvaldītas un atvienotas.

9. attēls - Tirdzniecības centrs

Doties atpakaļ uz saturu ↑

2.4 Aizsardzība pret pārslodzi, izmantojot slēgiekārtas

Lai pareizi aizsargātu pret pārslodzi, sistēmas absorbētās strāvas vērtības nedrīkst pārsniegt robežvērtību starp 110 un 150% no nominālās strāvas.

Var tikt nodrošināta aizsardzība pret pārslodzigan vidējā sprieguma, gan zemsprieguma puse, atkarībā no transformatora jaudas. Mazjaudas transformatoriem aizsardzība ir jānovieto zemsprieguma pusē, savukārt lieljaudas transformatoriem aizsardzība jānodrošina vidējā sprieguma pusē.

Tā vietā LV sānu aizsardzība tiek nodrošināta, izmantojot LVgalvenajā sadales panelī uzstādītie slēdži. Šiem slēdžiem ir apgrieztā laika līkne, kas aizsargā transformatoru. Pareizai transformatora aizsardzībai tiek uzstādīts slēdža slēdzis kā transformatora nominālās strāvas funkcija augšpus.

Šajā gadījumā atcerieties, ka kļūdas strāva ir zemāka (apmēram 2 - 3 reizes lielāks par transformatoru I_n). Šādus defektus nedrīkst novērtēt par zemu. Pat ja tie ir nelieli, tie var būt ļoti kaitīgi transformatoram, ja tie ir noturīgi.

9. attēls - LV slēdžu (Legrand tipa DMX3) uzstādīšana kabīnēs

Doties atpakaļ uz saturu ↑

2.5. Aizsardzība pret pārslodzi, mērot temperatūru

Kā minēts iepriekš, pārslodze ir fundamentālisaistīts ar temperatūras paaugstināšanos, kas ir reālā sastāvdaļa, kas jātur kontrolē, jo tā ietekme var izraisīt izolācijas materiālu strauju pasliktināšanos un transformatora dielektrisko īpašību atteici.

Lielākajai daļai lieto sveķu transformatoru šie termorezistori ir uzstādīti tuvu daļām kas ir vissvarīgākie no termiskā viedokļa.

Eļļas transformatoriem, nevis temperatūraimērīšana tiek veikta, izmantojot termostatus. Dielektriskais šķidrums darbojas kā dzesēšanas šķidrums tinumiem un mēdz izlīdzināt transformatora iekšējo temperatūru.

10. attēls - Transformatora temperatūras kontrole (kreisajā pusē: PT100 zondes; labajā pusē: ventilatora vadības ierīce)

Doties atpakaļ uz saturu ↑

3. Aizsardzība pret īssavienojumu

Atsauces standarti nosaka, ka transformatoriem jābūt projektētiem un ražotiem izturēt termiskās un mehāniskās iedarbības, ko rada ārējie īssavienojumi bez bojājumiem.

Zemsprieguma ķēžu pretestība irnoteicošais faktors īssavienojuma strāvu aprēķināšanai, kas no elektromehāniskiem spriegumiem varētu kaitēt transformatoram ar bojājumu tūlīt pēc pakārtotās.

Transformatori ir konstruēti tā, lai izturētu īssavienojumus starp to termināliem kritiskākajā situācijā kas atbilst bezgalīgas kļūdas avotam un īssavienojums.

Efektīvai aizsardzībai gan zemsprieguma pusē, gan augstsprieguma pusē jānodrošina atbilstošas ​​aizsargierīces (ņemot vērā visas nepieciešamās selektīvās koordinācijas).

11. attēls - MV drošinātāju un LV aizsardzības ierīču selektivitāte

Doties atpakaļ uz saturu ↑

3.1 Aizsardzība pret īssavienojumu ar MV drošinātājiem

Tā kā drošinātāji ir lēti un viegli lietojami, tos plaši izmanto aizsargāt sadales transformatorus publiskajos tīklos. Lai gan vienkāršība un cena ir noteikti priekšrocības, tomēr ir taisnība, ka drošinātāju lietošanā ir ierobežojumi.

Tos bieži lieto zemas aizsardzības apstākļos, ja nav vajadzīgas īpašas selektīvās koordinācijas vai pakalpojumu nepārtrauktības prasības.

Drošinātājiem ir a nominālā pašreizējā vērtība un laika / pašreizējā kausēšanas īpašība. MV drošinātāji parasti ir pieejami divās versijās:

1. Izraidīšanas drošinātāji un
2. Drošības drošinātāji.

Pirmie parasti tiek izmantoti gaisāizplatīšanas sistēmu. Otru parasti izmanto plašāk, jo to spēja reaģēt uz lielām strāvām dažu milisekunžu laikā. Lielais reakcijas ātrums ir parametrs, kas nodrošina paša drošinātāja ierobežošanas spēju un nodrošina pietiekamu aizsardzību pat visnopietnākajos apstākļos, samazinot transformatora un ar to saistīto shēmu bojājumu risku.

Piemērotāko drošinātāju izvēle aizsardzības apsvērumu dēļ tomēr ir ļoti sarežģīta un tajā jāņem vērā dažādi faktori.

Droša drošinātāja izvēles kritēriji ir šādi:

1. Transformatora spriegums
2. Slēdzis ON strāvas
3. Transformatora pagaidu pārslodzes līmenis
4. Laiks, kas nepieciešams, lai novērstu defektu LV pusē
5. Selektivitātes līmenis ar LV aizsargiem

12. attēls - SIBA tipa MV drošinātāju piemērs

Doties atpakaļ uz saturu ↑

3.2. Aizsardzība pret īssavienojumu ar MV slēdzi

Lai iegūtu efektīvāku aizsardzību,strāvas sliekšņu un darba laika korekcijas līmeņi un lai iegūtu selektivitāti attiecībā pret aizsargiem, kas atrodas zem transformatora uz LV puses, arvien biežāk tiek izmantoti augstsprieguma slēdži.

Aizsardzības ķēdes pārtraucējam, kas paredzēts MV transformatoram, jābūt šādām īpašībām:

1. Lielāks MV aizsardzības ierīces darbības ātrums tieši augšup;
2. Lielākais iespējamais ātrums īssavienojuma strāvas augstākām vērtībām LV pusē;
3. Viņiem jāļauj ieslēgt strāvas padevi
4. Tām jāgarantē pārslodzes zonas uzraudzība

13. attēls - MV kabīnes iekšpusē izvietotā MV slēdža piemērs

Doties atpakaļ uz saturu ↑

4. Aizsardzība pret pārspriegumiem

Transformatori var tikt ietekmēti pārejoši izraisīti pārspriegumi uz elektrotīkla kuriem tie ir savienoti. Šie pārspriegumi, kas radušies tiešu vai netiešu zibens triecienu vai elektriskās darbības dēļ mašīnām, kas uzstādītas LV pusē, savukārt var izraisīt strāvas transformatora dielektriku, kas var izraisīt
tās straujā novecošana un sekas, kas radušās laika gaitā, radot transformatora bojājumus.

Kritiskākie apstākļi parasti notiek ja spriegums transformatoriem tiek sagriezts ar neautomātiskiem slēdžiem, kas pārtraukt strāvas.

Pārsprieguma risks pirmkārt ir saistīts ar uzstādīšanas vietu un pēc tam ar šādiem faktoriem:

1. MV sadales tīkla tips un LV tīkla tips (virs vai zem zemes);
2. Vai ir kādas pārsprieguma ierobežošanas ierīces (arestētāji vai dzirksteļspraugas);
3. Tīkla / transformatora savienojuma garums un tips;
4. Pievienotā aprīkojuma veids un ekspluatācijas apstākļi;
5. Zemes un kabīnes savienojumu kvalitāte.

Pārspriegumu radītie bojājumi attiecas uz transformatora un tā sastāvdaļu izolāciju un var tikt sadalīti:

1. Kļūdas starp viena un tā paša tinuma apgriezieniem (visbiežāk sastopamais gadījums);
2. Traucējumi starp tinumiem;
3. Kļūdas starp saspringto tinumu un pieskarošu vadu daļu (serdi vai tvertni).

Lai efektīvi aizsargātu transformatorus pret pārspriegumiem, var izmantot dzirksteļspraugas un pārsprieguma ierobežotājus (kas darbojas daudz labāk).

14. attēls - Cinka oksīda (ZnO) raksturlieluma raksturlīknes piemērs 20 kV elektrotīklam ar “impulsa” 125 kV izolācijas līmeni

Doties atpakaļ uz saturu ↑

Atsauce // Jaudas līdzsvars un Legrand energoapgādes risinājumu izvēle