Прогрессия внутренних неисправностей
Трансформаторы подвергаются воздействию многих внешних электрических напряжений как вверх, так и вниз по течению, которые могут привести непосредственно к внутренней неисправности. Последствия любого отказа могут быть очень большими с точки зрения ущерба, а также с точки зрения эксплуатационных потерь.
Почему и где происходят внутренние неисправности трансформаторов подстанции (на фото: 630KVA распределительный трансформатор сухого типа 20 / 0, 4 кВ, кредит: vakfaris.eu)
В этой статье описываются три основных типа внутренних неисправностей, которые могут возникать в трансформаторах подстанции MV / LV.
- Ошибки между поворотами
- Неисправности между обмотками
- Неисправности на землю и влияние нейтрального заземления
1. Ошибки между поворотами
Неисправности между обмотками среднего напряжения являются наиболее частым режимом отказа, а также самым трудным для обнаружения.
Они возникают из-за локализованного износа изоляции проводника из-за тепловых или диэлектрических напряжений. Первоначальный эффект ограничен незначительным увеличением первичного тока из-за изменения коэффициента трансформации, с одной стороны, и появления короткозамкнутых явлений поворота на соответствующей обмотке.
Этот ошибочный поворот ведет себя как вторичная обмотка и является местом тока, ограниченным только собственным сопротивлением и сопротивлением в точке неисправности (см. Рисунок 1).
Рисунок 1 - Функционирование трансформатора с короткозамкнутым поворотом в первичной
В соответствии с течением, который проходит через этот ход, прогрессия неисправности будет более или менее быстрой. В случае больших токов местное повышение температуры приведет к ухудшению соседних витков, и ошибка будет быстро распространяться.
Порядок величины соответствует примерно в 100 раз номинальному току или около 1 кА для первичной обмотки трансформатора 400 кВА до 20 кВ!
В любом случае наличие местной дуги приведет к газообразному высвобождению, независимо от того, имеет ли трансформатор масляный или сухой тип. Этот выпуск может привести к значительному увеличению давления до тех пор, пока часть конструкции не разорвется (резервуар или сплошная изоляция).
Если неисправность вызывает низкий первичный ток, явления могут быть медленными и трудными для обнаружения посредством контроля тока питания. Лабораторные испытания трансформаторов с масляным наполнением показали, что ток в 1 и 6 раз превышает номинальный ток, сопровождаемый большим газовым выбросом, для отказов, включающих до 8% первичных витков.
Вот почему мониторинг газообразных выбросов или давления может быть использован дополнительным образом для устройств защиты, основанных на измерении тока.
Вернуться к содержанию ↑
2. Неисправности между обмотками
Обмотки MV
Ошибки между обмотками MV редки, но могут привести к высоким токам повреждения, вплоть до сетевого тока короткого замыкания в случае неисправности на клеммах, со значительными эффектами.
Некоторые места, в частности, неисправность между соседними нейтральными соединениями обмоток звездной муфты, подобны неисправности между витками, поскольку точки, находящиеся в контакте, не имеют сильно различающихся напряжений.
Обмотки LV
Ошибки между обмотками НВ являются исключительными, поскольку эти обмотки расположены ближе всего к магнитному сердечнику и окружены обмотками MV. В случае нескольких обмоток LV на одной и той же колонке с магнитным сердечником (например, зигзагообразная муфта) существует вероятность неисправности.
В любом случае ток повреждения остается меньше, чем короткого замыкания на вторичных клеммах, но прогрессия может быть быстрой из-за наличия дуги значительной интенсивности.
MV / LV
Неисправность между обмотками может также привести к контакту между первичной и вторичной обмотками, с появлением опасного потенциала в сети низкого напряжения. Риск для оборудования и людей зависит от нейтрального расположения двух сетей (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 - Пример неисправности первичной и вторичной обмотки
В некоторых приложениях для повышения безопасности обмотки с наименьшим напряжением использование экрана, подключенного к земле, расположенного между первичной и вторичной обмотками, позволяет исключить эту гипотезу об ошибке, благоприятствуя фазовым замыканиям.
В этом случае заземляющие соединения каркаса трансформатора и нейтрали НН различны, что позволяет избежать увеличения потенциала сети LV относительно земли.
Вернуться к содержанию ↑
3. Неисправности на землю и влияние нейтрального заземления
Неисправности между обмотками MV и землей чаще всего происходят из-за разрыва изоляции после перенапряжения. Тем не менее они также могут быть результатом механических неисправностей или прогрессирования электрической неисправности, как это было ранее видно.
Характеристики неисправности заземления, а также способность его обнаруживать, зависят от схемы заземления сети питания и от места неисправности трансформатора (см. Рисунок 3).
Рисунок 3 - Неисправность тока на землю как функция связи с муфтой и положение неисправности
Случай неравномерного нейтрального напряжения напряжения
В случае ненапряженного нейтрального напряжения напряжения, подключенного к земле каким-либо сопротивлением, неисправность приведет к появлению переменного тока в зависимости от нейтрального импеданса и положения неисправности на обмотке. В случае очень низкого тока короткого замыкания существует риск медленного увеличения давления, аналогичного тому, который возникает при разломах между витками.
Любое точное обнаружение тока на земле было бы эффективным средством защиты. Тем не менее такая защита не всегда технически и / или экономически достижима.
Случай настроенной нейтральной сети
В случае настроенной нейтральной сети (заземленной катушкой Петерсена) ошибка изоляции в масляном трансформаторе будет иметь повторяющийся самозатухающий тип. Низкое значение тока повреждения позволяет его спонтанное исчезновение в масле и постепенное появление напряжения, характерного для настроенной нейтральной сети, что приводит к еще одному пробою в несколько сотен миллисекунд позже.
Частота явлений будет возрастать, если происходит постепенное ухудшение последовательных пробоев, приводящих к снижению диэлектрической прочности.
Случай нейтральной сети, непосредственно связанной с землей и распределенной
В случае нейтральной сети, непосредственно связанной с землей и распределенной (4-проводная сеть североамериканского типа), наличие нейтрального тока является нормальным, из-за существования однофазных нагрузок, а появление неисправности будет увеличьте этот ток (в зависимости от импеданса участка обмотки не в коротком замыкании).
Поэтому ситуация аналогична короткозамкнутому автотрансформатору. Ток повреждения всегда будет значительным и требует быстрой реакции или иным образом может привести к взрыву. Однако он не может быть обнаружен устройствами защиты сети, которые настроены на то, чтобы обеспечить большой ток нейтрали (до 40% от номинального тока линии). Поэтому защита трансформатора должна быть способна действовать.
Значительная часть неисправностей относится к раме трансформатора, поэтому защита заземления от замыканий на землю поэтому полезна.
Ток на землю равен нулю при нормальных условиях (за исключением сетей с заземленной и распределенной нейтральной компоновкой), такая защита может быть установлена с низким порогом, например, 10% от номинального тока с временной задержкой 100 мс, в случаях с трансформаторы тока и несколько ампер в случае использования датчика остаточного тока.
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Защита трансформаторов подстанции MV / LV Д. Фульхироном (Schneider Electric)