¿Cómo se protegen los transformadores de potencia?
Para transformadores de potencia con devanado de alta tensión superior a 1000 V protección de relé contra los siguientes tipos de daños y modos de funcionamiento anormales:
1) fallas multifásicas en los devanados y sus terminales,
2) daños internos (a su vez un cortocircuito en los devanados y "fuego de acero" del circuito magnético),
3) faltas a tierra monofásicas,
4) sobrecorriente en los devanados debido a cortocircuitos externos,
5) sobrecorriente en los devanados debido a sobrecarga (si es posible),
6) bajar el nivel de aceite.
Al realizar la protección del transformador, es necesario tener en cuenta algunas de las características de su funcionamiento normal: la corriente de magnetización cuando el transformador está energizado, el efecto de la relación de transformación y los circuitos de conexión de los devanados del transformador.
Para protección contra fallas multifásicas en los devanados y terminales de transformadores de capacidad igual o superior a 6300 kVA, operando independientemente, de capacidad igual o superior a 4000 kVA, operando en paralelo, y de capacidad igual o superior a 1000 kVA, si interrupción actual no proporciona la sensibilidad necesaria, protección contra la sobretensión tiene un retardo de tiempo de más de 0,5 s y no tiene protección de gas, protección diferencial longitudinal con corrientes circulantes operando a interruptores de desconexión transformador de potencia sin retardo de tiempo.
Características de la protección diferencial de transformadores frente a la protección diferencial de generadores, líneas, etc. es la desigualdad de las corrientes primarias de diferentes devanados del transformador y su desajuste en el caso general en fase.
Para compensar el cambio de fase de las corrientes. devanados secundarios de transformadores de corriente, instalados desde la estrella del transformador de potencia están conectados en triángulo, y los devanados secundarios de los transformadores de corriente instalados en el lado delta del transformador de potencia están conectados en estrella. La compensación de la desigualdad de las corrientes primarias se logra mediante la correcta selección de las relaciones de transformación de los transformadores de corriente.
Cuando no sea posible elegir la relación de transformación de los transformadores de corriente de forma que la diferencia de las corrientes secundarias en el brazo de la protección diferencial sea inferior al 10% (dado que los transformadores de corriente tienen un valor estándar de la relación de transformación), cuando realizando protección, los relés diferenciales del tipo RNT se utilizan para compensar la desigualdad de las corrientes, menos a menudo igualando transformadores y autotransformadores.
Si no se proporciona protección diferencial longitudinal (por regla general, para transformadores de operación individual con una capacidad de menos de 6300 kVA y para transformadores de operación en paralelo con una capacidad de menos de 4000 kVA), entonces en estos casos una interrupción de corriente sin retardo de tiempo cubriendo parte del devanado del transformador.
La protección diferencial longitudinal se utiliza en transformadores de operación y reserva para necesidades auxiliares de centrales térmicas; Se permite el corte de energía a 4000 kVA de potencia.
El esquema más simple para implementar la protección diferencial longitudinal es la interrupción de la corriente diferencial, que se utiliza en los casos en que cumple con los requisitos de sensibilidad. Si esta condición no se cumple, se utiliza un relé tipo RNT en la protección diferencial longitudinal.
El relé RNT tiene transformadores saturados (NT), lo que proporciona una reducción de las corrientes debido a las corrientes de irrupción magnetizantes y las corrientes de desequilibrio que se producen durante el proceso transitorio en cortocircuitos externosy compensa las irregularidades de las corrientes secundarias de los transformadores de corriente.
Transformadores controlados por tensión de carga o transformadores multidevanados con múltiples devanados de alimentación, cuando debido a corrientes de alto desequilibrio en el relé a cortocircuitos externos, la protección con transformadores saturados no proporciona la sensibilidad requerida, se proporciona protección diferencial con paro e instalación de Relés tipo DZT o su sustitución.
La protección se calcula de antemano para el caso de utilizar el relé sin parar. Si resulta ser insuficientemente sensible, utilice un relé con el mínimo número de bobinas de freno que proporcionen la sensibilidad requerida. La corriente de operación de la protección diferencial longitudinal debe distinguirse de las corrientes magnetizantes y de desequilibrio.
Protección de transformadores de potencia contra daños internos.
Para protección contra daños internos (daños en el devanado acompañados de liberación de gas) y contra una caída en el nivel de aceite de transformadores con una capacidad de 6300 kVA y más, así como transformadores con una capacidad de 1000 — 4000 kVA, que no tienen diferencial protección o interrupción, y si la protección de sobreintensidad tiene un retardo de tiempo de 1 s o más, se aplica una protección de gas con actuación sobre la señal en baja y sobre parada en formación de gas intensa... El uso de protección de gas es obligatorio para transformadores internos de capacidad igual o superior a 630 kVA, independientemente de la presencia de otras protecciones de actuación rápida.
La protección de gas se instala en transformadores, autotransformadores y reactores enfriados por aceite con expansores y se realiza mediante relés de gas de flotador, de paletas y de vaso. La protección de gas es la única protección de los transformadores contra el "fuego de acero" del circuito magnético, que se produce cuando se rompe el aislamiento entre las láminas de acero.
La protección de gas está permitida para señales de gas altas y bajas en transformadores con protección diferencial o de disparo, sin interruptores, y en un taller interior con una capacidad nominal de 1600 kVA o menos con protección contra cortocircuitos en el lado del suministro.
Protección de transformadores de faltas a tierra monofásicas
Para la protección contra fallas a tierra monofásicas de transformadores elevadores con una capacidad de 1000 kVA y superior conectados a redes con altas corrientes de falla a tierra, así como transformadores reductores con neutro puesto a tierra, máxima protección homopolar contra tierra externa Se proporcionan corrientes de defecto, actuando sobre el gatillo.
Debido al uso generalizado de transformadores 6 — 10 / 0,4 — 0,23 kV con esquema de conexión triángulo-estrella, con neutro firmemente puesto a tierra en el lado de 0,4 kV, en los que la reactancia y la resistencia activa de secuencia cero son iguales a las resistencias de la secuencia positiva, las corrientes de cortocircuito monofásicas en el lado de 0,4 kV serán iguales a las corrientes de cortocircuito trifásicas durante los cortocircuitos en o cerca de los terminales del transformador.
A estas corrientes, la protección de máxima corriente instalada en el lado AT puede funcionar con suficiente sensibilidad, y es permisible no instalar protección en la parte neutra del transformador, dejándolo solo para proteger el transformador con un diagrama de bloques básico del transformador. con un largo canal de autobuses… La corriente de disparo del relé de protección contra cortocircuitos monofásicos de transformadores cortocircuitados del lado 0,4 kV (la protección se conecta al transformador de corriente en el hilo bala en la parte neutra del transformador) debe ser para conexión los devanados:
donde factor de confiabilidad kn igual a 1.15-1.25; kn es un coeficiente que tiene en cuenta la sobrecarga e igual a 1,3 para aceite y 1,4 para transformadores secos en ausencia de datos de diseño, ¿cuál es el coeficiente de retorno del relé, dónde está el coeficiente de transformación del transformador de corriente, Aznominal t — nominal corriente del transformador de potencia.
En redes con corrientes de tierra bajas, se instala en los transformadores protección contra faltas a tierra monofásicas con acción de disparo, si dicha protección está disponible en la red.
Protección de transformadores contra sobrecorriente en los devanados causada por cortocircuitos externos
Para proteger los transformadores reductores contra corrientes causadas por cortocircuitos externos, se proporciona protección de sobrecarga sin disparo o con arranque desde el relé de mínima tensión que opera para abrir el interruptor. Debido a la baja sensibilidad, la protección contra sobrecorriente sin arranque desde el relé de mínima tensión se usa solo en transformadores con una capacidad de hasta 1000 kVA.
Para proteger los transformadores elevadores de cortocircuitos externos. máxima protección de sobrecorriente con relé de liberación de tensión o protección de sobrecorriente residual.
La protección contra sobrecorriente de arranque del relé de mínima tensión para transformadores elevadores de devanados múltiples resulta bastante compleja (debido a la presencia de varios conjuntos de relés de mínima tensión) e insuficientemente sensible a la corriente. En este caso, protección de sobrecorriente residual... Esta última se recomienda para transformadores elevadores con una capacidad de 1000 kVA y más con un neutro sólidamente puesto a tierra.
Si la protección del transformador elevador no proporciona la sensibilidad requerida, se pueden utilizar relés de corriente con protección de generador adecuada para proteger los transformadores.
En algunos casos, la protección contra sobrecorriente de secuencia negativa se utiliza para proteger los transformadores de potencia, que se combina fácilmente con una protección similar de los generadores.
En transformadores de devanados múltiples alimentados desde varios lados, se proporciona protección direccional para asegurar la selectividad.
Para la protección de sobrecarga de varios transformadores que operan en paralelo con una capacidad de 400 kVA y más, así como en el caso de operación separada y la presencia de un interruptor de transferencia automática, se proporciona una protección de corriente de sobrecorriente monofásica que actúa sobre la señal.
En subestaciones desatendidas se pueden realizar protecciones con efecto de descarga automática o disparo del transformador.