Como os transformadores de potência são protegidos

Para transformadores de potência com enrolamento de alta tensão maior que 1000 V, proteção do relé contra os seguintes tipos de danos e modos anormais de operação:

1) faltas multifásicas nos enrolamentos e seus terminais,

2) danos internos (gerar um curto-circuito nos enrolamentos e "fogo de aço" do circuito magnético),

3) faltas à terra monofásicas,

4) sobrecorrente nos enrolamentos devido a curtos-circuitos externos,

5) sobrecorrente nos enrolamentos devido a sobrecarga (se possível),

6) baixando o nível do óleo.

Ao realizar a proteção do transformador, é necessário levar em consideração algumas das características de sua operação normal: a corrente de magnetização quando o transformador é energizado, o efeito da relação de transformação e os circuitos de conexão dos enrolamentos do transformador.

Para proteção contra faltas multifásicas nos enrolamentos e terminais de transformadores de capacidade 6300 kVA e acima, operando de forma independente, de capacidade 4000 kVA e acima, operando em paralelo, e de capacidade 1000 kVA e acima, se interrupção atual não fornece a sensibilidade necessária, proteção contra sobrecorrente tem um atraso de tempo de mais de 0,5 s e nenhuma proteção de gás, proteção diferencial longitudinal com correntes circulantes operando em interruptores de desconexão transformador de potência sem atraso de tempo.

Características da proteção diferencial de transformadores em comparação com a proteção diferencial de geradores, linhas, etc. é a desigualdade das correntes primárias de diferentes enrolamentos do transformador e sua incompatibilidade no caso geral em fase.

Para compensar a mudança de fase das correntes enrolamentos secundários de transformadores de corrente, instalados a partir da estrela do transformador de potência são conectados em triângulo, e os enrolamentos secundários dos transformadores de corrente instalados no lado delta do transformador de potência são conectados em estrela. A compensação da desigualdade das correntes primárias é conseguida pela seleção correta das relações de transformação dos transformadores de corrente.

Quando for impossível escolher a relação de transformação dos transformadores de corrente de forma que a diferença das correntes secundárias no braço da proteção diferencial seja inferior a 10% (já que os transformadores de corrente têm um valor padrão da relação de transformação), quando realizando proteção, relés diferenciais do tipo RNT são usados ​​​​para compensar a desigualdade das correntes, equalizando com menos frequência os transformadores e autotransformadores.

Se a proteção diferencial longitudinal não for fornecida (como regra, para transformadores de operação simples com capacidade inferior a 6300 kVA e para transformadores de operação paralela com capacidade inferior a 4000 kVA), nesses casos, uma interrupção de corrente sem atraso de tempo cobrindo parte do enrolamento do transformador.

A proteção diferencial longitudinal é utilizada em transformadores de operação e reserva para necessidades auxiliares de usinas termelétricas; falha de energia é permitida em potência de 4000 kVA.

O esquema mais simples para implementar a proteção diferencial longitudinal é a interrupção da corrente diferencial, que é usada nos casos em que atende aos requisitos de sensibilidade. Se esta condição não for atendida, um relé do tipo RNT é usado na proteção diferencial longitudinal.

O relé RNT possui transformadores saturados (NT), proporcionando uma redução nas correntes devido às correntes de inrush magnetizantes e correntes de desequilíbrio que ocorrem durante o processo transitório em curto-circuito externoe compensa a irregularidade das correntes secundárias dos transformadores de corrente.

Transformadores controlados por tensão de carga ou transformadores multienrolamentos com vários enrolamentos de alimentação, quando devido a altas correntes de desequilíbrio no relé em curtos-circuitos externos, a proteção com transformadores de saturação não fornece a sensibilidade necessária, proteção diferencial é fornecida com parada e instalação de Relés tipo DZT ou sua substituição.

A proteção é calculada antecipadamente para o caso de uso do relé sem parar. Se for insuficientemente sensível, use um relé com o número mínimo de bobinas de freio que forneçam a sensibilidade necessária. A corrente de operação da proteção diferencial longitudinal deve ser diferenciada das correntes de magnetização e desbalanço.

Proteção de transformadores de potência contra danos internos

Para proteção contra danos internos (danos no enrolamento acompanhados de liberação de gás) e contra queda no nível de óleo de transformadores com capacidade de 6300 kVA e mais, bem como transformadores com capacidade de 1000 - 4000 kVA, que não possuem diferencial proteção ou interrupção, e se a proteção de sobrecorrente tiver um tempo de atraso de 1 s ou mais, uma proteção de gás é aplicada com uma ação no sinal em baixo e no desligamento em intensa formação de gás... O uso de proteção de gás é obrigatório para transformadores internos com capacidade igual ou superior a 630 kVA, independentemente da presença de outras proteções de ação rápida.

A proteção de gás é instalada em transformadores, autotransformadores e reatores resfriados a óleo com expansores e é realizada usando relés de gás de flutuação, pá e copo. A proteção a gás é a única proteção dos transformadores contra o “fogo do aço” do circuito magnético, que ocorre quando o isolamento entre as chapas de aço se rompe.

A proteção de gás é permitida para sinal de gás baixo e alto em transformadores com proteção diferencial ou desarme, sem interruptores e em uma oficina interna classificada em 1600 kVA ou menos com proteção contra curto-circuito no lado da alimentação.

Proteção de transformadores contra faltas à terra monofásicas

Para proteção contra falhas à terra monofásicas de transformadores elevadores com capacidade de 1000 kVA e acima conectados a redes com altas correntes de falha à terra, bem como transformadores abaixadores com neutro aterrado, proteção máxima de sequência zero contra aterramento externo correntes de falha são fornecidas, atuando no gatilho.

Devido ao uso generalizado de transformadores 6 — 10 / 0,4 — 0,23 kV com esquema de conexão delta-estrela, com neutro firmemente aterrado no lado de 0,4 kV, no qual a reatância e a resistência ativa da sequência zero são iguais às resistências da seqüência positiva, as correntes de curto-circuito monofásicas no lado de 0,4 kV serão iguais às correntes de curto-circuito trifásicas durante curtos-circuitos nos terminais do transformador ou próximo a eles.

Nessas correntes, a proteção máxima de corrente instalada no lado HV pode funcionar com sensibilidade suficiente, sendo permitido não instalar proteção na parte neutra do transformador, deixando apenas para proteger o transformador com um diagrama de blocos básico do transformador com um longo canal de ônibus… A corrente de disparo do relé de proteção contra curtos-circuitos monofásicos de transformadores em curto-circuito no lado de 0,4 kV (a proteção é conectada ao transformador de corrente no fio bala na parte neutra do transformador) deve ser para conectar os enrolamentos:

onde fator de confiabilidade kn igual a 1,15-1,25; kn é um coeficiente levando em consideração a sobrecarga e igual a 1,3 para óleo e 1,4 para transformadores secos na ausência de dados de projeto, qual é o coeficiente de retorno do relé, onde é o coeficiente de transformação do transformador de corrente, Aznominal t - nominal corrente do transformador de potência.

Em redes com baixas correntes à terra, a proteção contra faltas à terra monofásicas com ação de disparo é instalada nos transformadores, se tal proteção estiver disponível na rede.

Proteção de transformadores contra sobrecorrente nos enrolamentos causada por curtos-circuitos externos

Para proteger os transformadores abaixadores contra correntes causadas por curtos-circuitos externos, a proteção de sobrecarga é fornecida sem disparo ou com partida do relé de subtensão operando para abrir o disjuntor. Devido à baixa sensibilidade, a proteção de sobrecorrente sem partida do relé de subtensão é usada apenas em transformadores com capacidade de até 1000 kVA.

Para proteger os transformadores elevadores de curtos-circuitos externos. proteção máxima de sobrecorrente com relé de liberação de tensão ou proteção de sobrecorrente residual.

A proteção de sobrecorrente de partida do relé de subtensão para transformadores elevadores de vários enrolamentos acaba sendo bastante complexa (devido à presença de vários conjuntos de relés de subtensão) e insuficientemente sensível à corrente. Neste caso, proteção de sobrecorrente residual... Este último é recomendado para transformadores elevadores com capacidade de 1000 kVA e mais com neutro solidamente aterrado.

Se a proteção do transformador elevador não fornecer a sensibilidade necessária, então relés de corrente com proteção de gerador adequada podem ser usados ​​para proteger os transformadores.

Em alguns casos, a proteção de sobrecorrente de seqüência negativa é usada para proteger transformadores de potência, que é facilmente combinada com proteção similar de geradores.

Em transformadores de vários enrolamentos alimentados por vários lados, a proteção direcional é fornecida para garantir a seletividade.

Para proteção contra sobrecarga de vários transformadores operando em paralelo com capacidade de 400 kVA e mais, bem como no caso de operação separada e na presença de uma chave de transferência automática, é fornecida uma proteção de corrente de sobrecorrente monofásica atuando no sinal.

Em subestações não atendidas, pode ser realizada proteção com efeito de descarga automática ou disparo do transformador.