Натяжение при обмотке катушек необходимо контролировать для обеспечения того, чтобы проводники для диска или спиральной обмотки могли быть закреплены радиальными силами во время события сбоя.
Ошибка в обмотке трансформатора контролируется по величине следующими факторами:
- Сопротивление источника
- Нейтральный импеданс заземления
- Реактивное сопротивление утечки трансформатора
- Неисправность
- Соединение обмоток
Несколько отдельных случаев возникают и рассматриваются ниже.
Связанная звездами обмотка с нейтральной точкой, заземленной через импеданс
Ток замыкания на землю зависит от значения импеданса заземления и также пропорционален расстоянию от нейтрали от нейтральной точки, так как напряжение повреждения будет прямо пропорционально этому расстоянию. Для неисправности вторичной обмотки трансформатора соответствующий первичный ток будет зависеть от отношения трансформации между первичной обмоткой и короткозамкнутыми вторичными витками.
Это также зависит от положения неисправности, так что ток короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора пропорционален квадрату части короткозамкнутой обмотки.
Эффект показан на рисунке 1 - Неисправности в нижней трети обмотки производят очень мало тока в первичной обмотке, что затрудняет обнаружение неисправностей путем измерения первичного тока.
Рисунок 1 - Ток замыкания на землю в обмотке с заземлением с заземлением
Свинцовая обмотка с нейтральной точкой
Ток повреждения контролируется главным образом реактивным сопротивлением обмотки обмотки, которое изменяется сложным образом с положением неисправности. Важным фактором также является переменное напряжение точки останова, как в случае импедансного заземления. Для неисправностей, близких к нейтральному концу обмотки, реактивность очень низка и приводит к самым высоким токам повреждения.
Изменение тока с положением неисправности показано на рисунке 2.
Рисунок 2 - Ток замыкания на землю в прочно заземленной звезде
При ошибках вторичной обмотки ток замыкания первичной обмотки определяется коэффициентом переменной трансформации; поскольку величина вторичного тока повреждения остается высокой во всей обмотке, основной ток короткого замыкания является большим для большинства точек вдоль обмотки.
Дельта-подключенная обмотка
Ни одна часть обмотки с дельта-соединением не работает с напряжением на землю менее 50% от фазного напряжения. Поэтому диапазон величины тока повреждения меньше, чем для обмотки звезды. Фактическое значение тока повреждения по-прежнему будет зависеть от метода заземления системы; следует также помнить, что импеданс дельта-обмотки особенно высок для токов повреждения, протекающих по центральной неисправности на одной ноге.
Ожидается, что импеданс будет составлять от 25% до 50%, исходя из номинала трансформатора, независимо от нормального сбалансированного импеданса по току.
Поскольку напряжение предварительного напряжения на землю в этой точке составляет половину нормального фазного напряжения, ток замыкания на землю может быть не более, чем номинальный ток, или даже меньше этого значения, если импеданс заземления источника или системы является значительным. Ток будет протекать с ошибкой с каждой стороны через две половинные обмотки и будет разделен между двумя фазами системы.
Таким образом, отдельные фазные токи могут быть относительно низкими, что создает трудности в обеспечении защиты.
Фазовые ошибки
Ошибки между фазами внутри трансформатора относительно редки; если такая ошибка произойдет, это приведет к значительному току, сравнимому с токами замыкания на землю.
Interturn Faults
В трансформаторах с низким напряжением может произойти сбой межстрочной изоляции, если механическая сила на обмотке из-за внешних коротких замыканий не вызвала ухудшения изоляции, или изолирующее масло (если оно используется) стало загрязнено влажностью.
Высоковольтный трансформатор, подключенный к воздушной передаче, будет подвергаться крутым импульсным напряжениям, возникающим в результате ударов молнии, сбоев и операций переключения. Линейный всплеск, который может быть в несколько раз выше номинального напряжения системы, будет сосредоточен на концевых оборотах обмотки из-за высокой эквивалентной частоты фронта всплеска. Может возникнуть резонанс с частичной обмоткой с напряжением до 20-кратного номинального напряжения.
Взаимная изоляция концевых оборотов усилена, но не может быть увеличена пропорционально изоляции к земле, что относительно велико. Вероятнее всего, частично перекрывается обмотка. Последующий прогресс вины, если не обнаружен на самой ранней стадии, может уничтожить доказательства истинной причины.
Короткое замыкание нескольких оборотов обмотки приведет к сильному току короткого замыкания в короткозамкнутой петле, но конечные токи будут очень малы из-за высокого отношения трансформации между всей обмоткой и короткозамкнутым контуром получается.
Рисунок 3 - Ток замыкания на замыкание / число оборотов короткого замыкания
График на рисунке 3 показывает соответствующие данные для типичного трансформатора с сопротивлением 3, 25% с короткозамкнутыми витками, симметрично расположенными в центре обмотки.
Основные недостатки
Проводящий мост через слоистые структуры сердечника может обеспечить достаточный поток вихревого потока, чтобы вызвать серьезный перегрев. Болты, которые зажимают сердечник вместе, всегда изолированы, чтобы избежать этой проблемы. Если какая-либо часть изоляции сердечника становится дефектной, то результирующий нагрев может достигать величины, достаточной для повреждения обмотки.
Дополнительная потеря сердечника, хотя и вызывает сильное местное нагревание, не приведет к заметному изменению входного тока и не может быть обнаружена нормальной электрической защитой; тем не менее крайне желательно, чтобы условие было обнаружено до того, как была создана большая ошибка.
В трансформаторе с масляным погружением, нагрев сердечника, достаточный для повреждения изоляции обмотки, также может привести к разрушению части масла с сопутствующей эволюцией газа. Этот газ выйдет в консерватор и будет использоваться для механического реле.
Неисправности резервуара
Потеря масла через утечки в резервуаре в конечном итоге приведет к опасному состоянию либо из-за уменьшения изоляции обмоток, либо из-за перегрева при нагрузке из-за потери охлаждения.
Перегрев может также произойти из-за продолжительной перегрузки, заблокированных каналов охлаждения из-за масляного осадка или отказа системы принудительного охлаждения, если они установлены.
Внешне применяемые условия
Источниками аномального напряжения в трансформаторе являются:
- перегрузка
- Системные ошибки
- перенапряжение
- Уменьшенная частота системы
RESOURCE: Руководство по защите сети и автоматизации