ทุกอย่างเกี่ยวกับการป้องกันหม้อแปลงและวงจรป้องกันหม้อแปลง

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบที่สำคัญและมีราคาแพงที่สุดในระบบจำหน่ายใด ๆ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสถิตที่ปิดสนิทมักจะเปียกน้ำมันและด้วยเหตุนี้ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจึงมี จำกัด แต่ผลของความผิดพลาดที่หายากอาจเป็นอันตรายต่อหม้อแปลงได้และระยะเวลาในการซ่อมแซมและเปลี่ยนหม้อแปลงที่ยาวนานทำให้สิ่งต่างๆแย่ลง ดังนั้นการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าจึงมีความสำคัญมาก

ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นกับหม้อแปลงส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ความผิดพลาดภายนอกและความผิดพลาดภายในเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายใด ๆ ต่อหม้อแปลงความผิดปกติภายนอกจะถูกล้างโดยระบบรีเลย์ที่ซับซ้อนภายในเวลาที่สั้นที่สุด ความผิดพลาดภายในขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์และระบบการวัดเป็นหลัก เราจะพูดถึงกระบวนการเหล่านั้นเพิ่มเติมในบทความ ก่อนที่เราจะไปถึงที่นั่นสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าหม้อแปลงมีหลายประเภทและในบทความนี้เราจะพูดถึงหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ในระบบจำหน่ายเป็นหลัก คุณยังสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานของมัน

คุณสมบัติการป้องกันขั้นพื้นฐานเช่นการป้องกันความร้อนเกินและการป้องกันตามอุณหภูมิสามารถรับรู้สภาวะที่นำไปสู่สภาวะความล้มเหลวได้ในที่สุด แต่การป้องกันหม้อแปลงโดยรีเลย์และหม้อแปลงกระแสจะเหมาะสมสำหรับหม้อแปลงในการใช้งานที่สำคัญ

ดังนั้นในบทความนี้เราจะพูดถึงหลักการทั่วไปที่ใช้ในการปกป้องหม้อแปลงจากความล้มเหลวของภัยพิบัติ

การป้องกันหม้อแปลงสำหรับหม้อแปลงประเภทต่างๆ

ระบบป้องกันที่ใช้สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขึ้นอยู่กับประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้า ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่า

ประเภท	คะแนนหม้อแปลง - KVA
1 เฟส	3 เฟส
ผม	5 - 500	15 - 500
II	501 - 1667	501 - 5,000
สาม	1668 - 10,000	5001 - 30,000
IV	> 10,000	> 30,000

หม้อแปลงที่อยู่ในช่วง 500 KVA อยู่ภายใต้ (ประเภท I & II) ดังนั้นจึงได้รับการป้องกันโดยใช้ฟิวส์ แต่เพื่อป้องกันหม้อแปลงที่มีขนาดไม่เกิน 1,000 kVA (หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายสำหรับ 11kV และ 33kV) โดยปกติจะใช้เบรกเกอร์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง
สำหรับหม้อแปลง 10 MVA ขึ้นไปซึ่งอยู่ภายใต้ (Category III & IV) ต้องใช้รีเลย์ส่วนต่างเพื่อป้องกัน

นอกจากนี้รีเลย์เชิงกลเช่นรีเลย์Buchholtzและรีเลย์แรงดันกะทันหันถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการป้องกันหม้อแปลง นอกจากรีเลย์เหล่านี้แล้วการป้องกันความร้อนเกินมักจะถูกนำมาใช้เพื่อยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงแทนที่จะใช้เพื่อตรวจจับความผิด

ประเภททั่วไปของการป้องกันหม้อแปลง

การป้องกันความร้อนสูงเกินไป
การป้องกันกระแสเกิน
การป้องกันความแตกต่างของหม้อแปลง
Earth Fault Protection (จำกัด)
Buchholz (ตรวจจับก๊าซ) รีเลย์
การป้องกันการไหลเกิน

การป้องกันความร้อนสูงเกินไปใน Transformers

หม้อแปลงร้อนเกินไปเนื่องจากสภาวะไฟฟ้าเกินและไฟฟ้าลัดวงจร การโอเวอร์โหลดที่อนุญาตและระยะเวลาที่สอดคล้องกันขึ้นอยู่กับประเภทของหม้อแปลงและระดับของฉนวนที่ใช้สำหรับหม้อแปลง

โหลดที่สูงขึ้นสามารถรักษาไว้ได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ หากใช้งานเป็นเวลานานมากอาจทำให้ฉนวนเสียหายได้เนื่องจากอุณหภูมิสูงขึ้นกว่าอุณหภูมิสูงสุดที่สันนิษฐานไว้ อุณหภูมิในหม้อแปลงระบายความร้อนด้วยน้ำมันจะถือว่าสูงสุดเมื่อ 95 * C ซึ่งเกินกว่าที่อายุขัยของหม้อแปลงจะลดลงและมีผลเสียในฉนวนของสายไฟ นั่นคือเหตุผลที่การป้องกันความร้อนสูงเกินไปกลายเป็นสิ่งสำคัญ

หม้อแปลงขนาดใหญ่มีอุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิน้ำมันหรือขดลวดซึ่งวัดอุณหภูมิน้ำมัน หรือขดลวดโดยทั่วไปมีสองวิธีในการวัดวิธีหนึ่งเรียกว่าการวัดแบบจุดร้อนและที่สองเรียกว่าการวัดน้ำมันด้านบนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นโดยทั่วไป เทอร์โมมิเตอร์พร้อมกล่องควบคุมอุณหภูมิจาก Reinhausen ที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิของหม้อแปลงชนิดที่หุ้มฉนวนเหลว

กล่องมีไดอัลเกจซึ่งบอกอุณหภูมิของหม้อแปลง (ซึ่งเป็นเข็มสีดำ) และเข็มสีแดงแสดงจุดที่ตั้งปลุก หากเข็มดำเกินกว่าเข็มแดงเครื่องจะสั่งงานการเตือน

ถ้าเรามองลงมาเราจะเห็นลูกศรสี่ผ่านที่เราสามารถกำหนดค่าอุปกรณ์ในการทำหน้าที่เป็นสัญญาณเตือนภัยหรือการเดินทางหรือพวกเขาสามารถใช้ในการเริ่มต้นหรือหยุดปั๊มหรือพัดลมระบายความร้อน

ดังที่คุณเห็นในภาพเทอร์โมมิเตอร์จะติดตั้งอยู่ที่ด้านบนของถังหม้อแปลงเหนือแกนและขดลวดก็ทำได้เพราะอุณหภูมิสูงสุดจะอยู่ที่กึ่งกลางของถังเนื่องจากแกนและขดลวด. อุณหภูมินี้เรียกว่าอุณหภูมิน้ำมันด้านบน อุณหภูมินี้ทำให้เราได้ค่าประมาณของHot-spot Temperatureของแกนหม้อแปลง วันปัจจุบันใยแก้วนำแสงสายเคเบิลถูกนำมาใช้ภายในขดลวดแรงดันต่ำแม่นยำในการวัดอุณหภูมิของหม้อแปลง นั่นคือวิธีใช้การป้องกันความร้อนสูงเกินไป

การป้องกันกระแสเกินในหม้อแปลง

ระบบป้องกันกระแสเกินเป็นหนึ่งในระบบป้องกันที่พัฒนาเร็วที่สุดระบบกระแสเกินได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อป้องกันสภาวะกระแสเกิน ผู้จัดจำหน่ายไฟฟ้าใช้วิธีนี้เพื่อตรวจจับความผิดพลาดด้วยความช่วยเหลือของรีเลย์ IDMT นั่นคือรีเลย์มี:

ลักษณะผกผันและ
เวลาดำเนินการขั้นต่ำ

ความสามารถของรีเลย์ IDMT ถูก จำกัด รีเลย์ประเภทนี้จะต้องตั้งค่า 150% ถึง 200% ของกระแสไฟฟ้าสูงสุดมิฉะนั้นรีเลย์จะทำงานในสภาวะไฟเกินฉุกเฉิน ดังนั้นรีเลย์เหล่านี้จึงให้การป้องกันเล็กน้อยสำหรับความผิดพลาดภายในถังหม้อแปลง

การป้องกันความแตกต่างของหม้อแปลง

Percentage Biased Current Differential Protection ใช้เพื่อป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าและเป็นหนึ่งในรูปแบบการป้องกันหม้อแปลงทั่วไปที่ให้การป้องกันโดยรวมที่ดีที่สุด การป้องกันประเภทนี้ใช้สำหรับหม้อแปลงที่มีพิกัดเกิน 2 MVA

หม้อแปลงถูกเชื่อมต่อแบบดาวที่ด้านหนึ่งและเดลต้าเชื่อมต่ออีกด้านหนึ่ง CT ที่ด้านดาวนั้นเชื่อมต่อกับเดลต้าและด้านที่เชื่อมต่อกับเดลต้าจะเชื่อมต่อแบบดาว ความเป็นกลางของหม้อแปลงทั้งสองต่อสายดิน

หม้อแปลงมีสองขดลวดหนึ่งคือขดลวดในการดำเนินงานและอื่น ๆ ที่เป็นขดลวดรั้งตามชื่อที่แสดงถึงขดลวดยับยั้งถูกใช้เพื่อสร้างแรงยับยั้งและขดลวดปฏิบัติการใช้เพื่อสร้างแรงปฏิบัติการ ขดลวดยับยั้งเชื่อมต่อกับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงปัจจุบันและขดลวดปฏิบัติการเชื่อมต่อระหว่างจุดสมดุลของ CT

การป้องกันความแตกต่างของหม้อแปลงทำงาน:

โดยปกติขดลวดปฏิบัติการจะไม่มีกระแสไฟฟ้าเนื่องจากกระแสไฟฟ้าถูกจับคู่ทั้งสองด้านของหม้อแปลงไฟฟ้าเมื่อเกิดความผิดปกติภายในขดลวดความสมดุลจะถูกเปลี่ยนแปลงและขดลวดการทำงานของรีเลย์ที่แตกต่างกันจะเริ่มผลิตกระแสที่แตกต่างระหว่างสองด้าน ของหม้อแปลง ดังนั้นรีเลย์จึงเดินทางเบรกเกอร์วงจรและป้องกันหม้อแปลงหลัก

Earth Fault Protection ที่ จำกัด

กระแสไฟฟ้าผิดปกติที่สูงมากสามารถไหลได้เมื่อเกิดข้อผิดพลาดที่บูชหม้อแปลง ในกรณีนี้ความผิดจะต้องได้รับการแก้ไขโดยเร็วที่สุด การเข้าถึงของอุปกรณ์ป้องกันเฉพาะควร จำกัด ไว้ที่โซนของหม้อแปลงเท่านั้นซึ่งหมายความว่าหากเกิดความผิดปกติของกราวด์ในตำแหน่งอื่นรีเลย์ที่จัดสรรสำหรับโซนนั้นควรได้รับการกระตุ้นและรีเลย์อื่น ๆ ควรจะยังคงเหมือนเดิม นั่นคือเหตุผลที่รีเลย์ตั้งชื่อว่ารีเลย์ป้องกันความผิดพลาดของโลกที่จำกัด

ในภาพด้านบนอุปกรณ์ป้องกันอยู่ที่ด้านที่มีการป้องกันของหม้อแปลง สมมติว่านี่คือด้านหลักและสมมติว่ามีความผิดปกติของกราวด์ที่ด้านที่สองของหม้อแปลง ตอนนี้ถ้ามีข้อผิดพลาดที่ด้านกราวด์เนื่องจากความผิดพลาดของกราวด์จะมีZero Sequence Componentและจะหมุนเวียนเฉพาะในด้านรองเท่านั้น และจะไม่ปรากฏในด้านหลักของหม้อแปลง

การถ่ายทอดนี้มีสามขั้นตอนหากมีความผิดพลาดเกิดขึ้นพวกเขาจะมีสามองค์ประกอบที่ส่วนประกอบลำดับบวกส่วนประกอบลำดับเชิงลบและศูนย์ส่วนประกอบลำดับเนื่องจากส่วนประกอบ sequins บวกถูกแทนที่ด้วย 120 * ดังนั้นผลรวมของกระแสทั้งหมดจะไหลผ่านรีเลย์ป้องกัน ดังนั้นผลรวมของกระแสจะเท่ากับศูนย์เนื่องจากถูกแทนที่ด้วย 120 * ที่คล้ายกันคือกรณีของส่วนประกอบลำดับลบ

ตอนนี้ให้เราถือว่าเกิดความผิดปกติ CTs จะตรวจพบข้อผิดพลาดนั้นเนื่องจากมีส่วนประกอบที่เป็นศูนย์ลำดับและกระแสจะเริ่มไหลผ่านรีเลย์ป้องกันเมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้นรีเลย์จะเดินทางและป้องกันหม้อแปลง

Buchholz (ตรวจจับก๊าซ) รีเลย์

ภาพด้านบนแสดงรีเลย์ Buchholz ถ่ายทอด Buchholtzจะติดตั้งในระหว่างหน่วยหม้อแปลงหลักและถังพิทักษ์เมื่อความผิดเกิดขึ้นภายในหม้อแปลงตรวจพบก๊าซได้รับการแก้ไขด้วยความช่วยเหลือของวิทช์ลอยที่

หากคุณมองใกล้ ๆ คุณจะเห็นลูกศรก๊าซไหลออกจากถังหลักไปยังถังอนุรักษ์โดยปกติไม่ควรมีก๊าซใด ๆ ในตัวหม้อแปลง ก๊าซส่วนใหญ่เรียกว่าก๊าซละลายและสามารถผลิตก๊าซได้ 9 ชนิดขึ้นอยู่กับสภาพความผิดปกติ มีวาล์วสองตัวที่ด้านบนของรีเลย์นี้วาล์วเหล่านี้ใช้เพื่อลดการสะสมของก๊าซและยังใช้ในการเก็บตัวอย่างก๊าซด้วย

เมื่อเกิดสภาวะผิดปกติเราจะมีประกายไฟระหว่างขดลวดหรือระหว่างขดลวดและแกนกลาง การปล่อยกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กเหล่านี้ในขดลวดจะทำให้น้ำมันฉนวนร้อนขึ้นและน้ำมันจะแตกตัวจึงก่อให้เกิดก๊าซความรุนแรงของการสลายตัวตรวจจับว่าแว่นตาใดถูกสร้างขึ้น

การปล่อยพลังงานจำนวนมากจะมีการผลิตอะเซทิลีนและอย่างที่คุณทราบอะเซทิลีนใช้พลังงานมากในการผลิต และคุณควรจำไว้เสมอว่าความผิดประเภทใด ๆ จะก่อให้เกิดก๊าซโดยการวิเคราะห์ปริมาณก๊าซเราสามารถค้นหาความรุนแรงของความผิดปกติได้

Buchholz (Gas Detection) Relay ทำงานอย่างไร?

ดังที่คุณเห็นจากภาพเรามีลูกลอยสองแบบคือลูกลอยบนและลูกลอยล่างนอกจากนี้เรายังมีแผ่นกั้นที่ดันลูกลอยล่างลงมา

เมื่อเกิดความผิดพลาดทางไฟฟ้าขนาดใหญ่มันจะผลิตก๊าซจำนวนมากมากกว่าที่ก๊าซไหลผ่านท่อซึ่งจะเลื่อนแผ่นกั้นและบังคับให้ส่วนล่างลอยลงตอนนี้เรามีการรวมกันลูกลอยบนขึ้นและลูกลอยล่าง ลงและแผ่นกั้นเอียง การรวมกันนี้บ่งชี้ว่าเกิดความผิดพลาดครั้งใหญ่ ซึ่งจะปิดหม้อแปลงและยังสร้างสัญญาณเตือน ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่า

แต่นี่ไม่ใช่สถานการณ์เดียวที่รีเลย์นี้จะมีประโยชน์ลองนึกภาพสถานการณ์ที่ภายในหม้อแปลงมีการระเบิดเล็กน้อยที่เกิดขึ้นหีบเหล่านี้กำลังผลิตก๊าซจำนวนเล็กน้อยก๊าซนี้จะสร้างแรงดันภายในรีเลย์และ ลูกลอยบนลงมาแทนที่น้ำมันข้างในตอนนี้รีเลย์สร้างสัญญาณเตือนในสถานการณ์นี้ลูกลอยบนลดลงลูกลอยล่างไม่เปลี่ยนแปลงและแผ่นกั้นจะไม่เปลี่ยนแปลงหากตรวจพบการกำหนดค่านี้เราสามารถมั่นใจได้ว่าเรามี การสะสมของก๊าซอย่างช้าๆ ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่า

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเรามีข้อผิดพลาดและเราจะทำการไล่ก๊าซบางส่วนออกโดยใช้วาล์วที่อยู่เหนือรีเลย์และวิเคราะห์ก๊าซเพื่อหาสาเหตุที่แท้จริงของการสะสมของก๊าซนี้

รีเลย์นี้ยังสามารถตรวจจับสภาวะที่ระดับน้ำมันฉนวนลดลงเนื่องจากการรั่วไหลในแชสซีหม้อแปลงในสภาพนั้นลูกลอยบนลดลงลูกลอยล่างลดลงและแผ่นกั้นจะอยู่ในตำแหน่งเดิม ในสภาพนี้เราจะได้รับสัญญาณเตือนที่แตกต่างกัน ภาพด้านล่างแสดงการทำงาน

ด้วยวิธีการทั้งสามนี้รีเลย์ Buchholz จะตรวจจับความผิดพลาด

การป้องกันการไหลเกิน

หม้อแปลงได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ระดับฟลักซ์คงที่สูงกว่าระดับฟลักซ์นั้นและแกนจะอิ่มตัวความอิ่มตัวของแกนทำให้เกิดความร้อนในแกนที่ตามมาอย่างรวดเร็วผ่านส่วนอื่น ๆ ของหม้อแปลงซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของส่วนประกอบ การป้องกันฟลักซ์มีความจำเป็นเนื่องจากช่วยปกป้องแกนหม้อแปลง สถานการณ์โอเวอร์ฟลักซ์อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกินหรือความถี่ของระบบลดลง

เพื่อป้องกันหม้อแปลงจากการไหลเกินจะใช้รีเลย์โอเวอร์ฟลักซ์รีเลย์โอเวอร์ฟลักซ์จะวัดอัตราส่วนของแรงดัน / ความถี่เพื่อคำนวณความหนาแน่นของฟลักซ์ในแกน แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากการชั่วคราวในระบบไฟฟ้าอาจทำให้เกิดการไหลเกินได้ แต่ชั่วคราวจะตายลงอย่างรวดเร็วดังนั้นการสะดุดของหม้อแปลงทันทีจึงไม่เป็นที่พึงปรารถนา

ความหนาแน่นของฟลักซ์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อความถี่ (V / f)และเครื่องมือควรตรวจจับการปันส่วนหากค่าของอัตราส่วนนี้มากกว่าความเป็นเอกภาพจะกระทำโดยรีเลย์ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งวัดแรงดันไฟฟ้าและ ความถี่แบบเรียลไทม์จากนั้นจะคำนวณอัตราและเปรียบเทียบกับค่าที่คำนวณไว้ล่วงหน้า รีเลย์ถูกตั้งโปรแกรมสำหรับเวลาขั้นต่ำที่แน่นอนผกผัน (ลักษณะ IDMT) แต่การตั้งค่าสามารถทำได้ด้วยตนเองหากเป็นข้อกำหนด ด้วยวิธีนี้จุดประสงค์จะได้รับการตอบสนองโดยไม่ลดทอนการป้องกันการไหลเกิน ตอนนี้เรามาดูกันว่าการป้องกันไม่ให้หม้อแปลงสะดุดจากการไหลเกินมีความสำคัญเพียงใด

หวังว่าคุณจะสนุกกับบทความและเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์ หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นหรือใช้ฟอรัมของเราสำหรับคำถามทางเทคนิคอื่น ๆ