Quelles sont les méthodes et applications des schémas de protection des transformateurs?

Méthodes de protection courantes pour les transformateurs

Les conditions de fonctionnement anormales des transformateurs incluent principalement la surcharge, la surintensité causée par les courts-circuits externes, la surtension du point neutre en raison des courts-circuits externes, la chute du niveau d'huile de la fuite du réservoir ou l'élévation de la température résultant des défaillances du système de refroidissement. De plus, les transformateurs de grande capacité, caractérisés par leur densité de flux magnétique opérationnel élevé, peuvent subir des défauts de surexcitation pendant le fonctionnement de surtension ou de basse fréquence, car leur densité de flux magnétique opérationnel est directement proportionnelle au rapport tension / fréquence. Pour résoudre ces conditions, les grands transformateurs utilisent généralement les schémas de protection suivants: '

I. Protection de gaz (relais Buchholz)

Protège contre les courts-circuits internes et la baisse du niveau d'huile dans le transformateur.



Ii Protection différentielle et protection instantanée de voyage instantanée actuelle

Protège contre les courts-circuits de phase à phase dans les enroulements ou les fils terminaux, les courts-circuits à la terre dans les systèmes de courant de défaut à terre élevés et les courts-circuits interruptés dans les enroulements.



Iii. Protection contre les surintensités

Garanties contre les courts-circuits de phase externe en phase et agit comme protection de secours pour la protection des gaz et la protection différentielle (ou la protection actuelle de voyage instantanée).



Iv. Protection du courant à séquence zéro

Protège contre les courts-circuits à terre monophasés externes dans les systèmes de courant de défaut de sol élevé.



V. Protection de surcharge

Surcharge des conditions de surcharge symétriques et n'actuale qu'un signal d'alarme uniquement.



Vi. Protection de surexcitation

Empêche la surexcitation du transformateur de dépasser les limites autorisées.

Méthodes de protection des transformateurs communes I : protection des relais Buchholz

La protection du relais Buchholz détecte divers défauts internes et réduction du niveau d'huile dans les réservoirs de transformateur. Tous les transformateurs à l'huile classés de 0,8 mva et plus, ainsi que les transformateurs à l'huile classés 0,4 mva et plus installés dans des ateliers, doivent être équipés d'une protection de relais Buchholz. En cas d'accumulation de gaz mineure ou de chute de niveau d'huile causée par des défauts du réservoir interne, la protection doit activer instantanément un signal d'alarme. Lorsque une génération de gaz importante se produit, la protection doit déclencher tous les disjoncteurs de tous les côtés du transformateur. De plus, les transformateurs à l'huile avec des dispositifs à changement de robinet à chargement doivent également être équipés d'une protection de relais Buchholz.

Méthodes de protection des transformateurs communes II: protection différentielle longitudinale ou protection de voyage instantanée actuelle

Protection différentielle longitudinale ou protection actuelle de voyage instantanée qui répond aux défauts de court-circuit dans les fils du transformateur, les bagues et les enroulements internes. La protection doit déclencher instantanément tous les disjoncteurs de tous les côtés du transformateur.

1. La protection actuelle de voyage instantanée doit être installée pour:

• Transformers de service d'usine inférieurs à 6,3 mVa fonctionnant en parallèle

• Transformers de l'usine de secours en dessous de 10 mVA fonctionnant individuellement
  lorsque le temps de protection de secours dépasse 0,5 seconde.

2. Une protection différentielle longitudinale doit être installée pour:

• Transformers de service de l'usine ≥6,3 mVa fonctionnant en parallèle

• Transformers de l'usine de secours ≥ 10 mVa fonctionnant individuellement

• Transformers ≥2 mVa où la protection actuelle de voyage instantanée échoue aux exigences de sensibilité

3. Une double protection différentielle longitudinale peut être installée pour les transformateurs avec des notes latérales à haute tension ≥330kV.

4. Protection d'unité de transformateur générateur:

• Avec un brise-circuit de transformateur générateur: protection différentielle séparée pour le générateur

• Sans disjoncteur de transformateur générateur:

• ≤ 100 mVa Unités: protection différentielle commune

• 100 mVA Unités: protection commune + différentiel de générateur séparé

• 200-300mva Unités: Protection différentielle du transformateur dédié en option (protection à double vitesse)

Méthodes de protection des transformateurs communes III : protection contre les surintensités

Protection contre les courts-circuits de phase externe en phase dans les transformateurs, servant de sauvegarde à la protection des relais Buchholz et à la protection différentielle longitudinale (ou à la protection actuelle de voyage instantanée), y compris:

· Protection de surintensité

· Protection de surintensité activée à basse tension

· Protection de surintensité activée par tension composite

· Protection du courant de séquence négative

· Protection d'impédance

Le système de protection doit fonctionner avec un déclenchement en retard de tous les disjoncteurs.

1. Une protection contre les surintensités est recommandée pour les transformateurs interrompus.

2. Une protection de surintensité activée par tension composite doit être appliquée à:

• Transformers Step-Up

• Transformers intertises système

• Transformers interaus où la protection de surintensité standard échoue aux exigences de sensibilité

3. La protection du courant de séquence négative et la protection de surintensité activée à basse tension monophasée peuvent être utilisées pour les transformateurs de step-up évalués ≥63 mVA.

4. La protection de l'impédance peut être utilisée lorsque les protections énumérées dans les éléments 2 et 3 ne peuvent pas répondre à des critères de sensibilité ou de sélectivité.

Méthodes de protection des transformateurs communes IV : protection du courant zéro séquence

Protection du courant de séquence zéro pour détecter les défauts de terre externes dans les transformateurs dans des systèmes efficacement mis à la terre. Dans les systèmes d'alimentation évalués à 110 kV et plus avec une mise à la terre efficace, où les transformateurs peuvent fonctionner avec une mise à la terre neutre, une protection de courant à séquence zéro doit être installée pour les transformateurs en hauteur / baisse avec des sources d'alimentation sur deux ou trois côtés. Cette protection sert de protection de sauvegarde pour la protection du transformateur et les composants adjacents du transformateur.

La protection du courant zéro séquence fait référence à un dispositif de protection qui fonctionne en fonction des courants de séquence zéro générés lors des défauts de la terre. Dans les circuits de câble, les transformateurs de courant zéro dédiés (ZCT) sont utilisés pour mettre en œuvre la protection des défauts du sol. Le ZCT est installé autour d'un câble à trois cœurs, le relais actuel connecté à son enroulement secondaire.

Méthodes de protection des transformateurs communes V : protection contre la surcharge

Pour les transformateurs d'une capacité de 400kva et plus, lorsqu'ils fonctionnent en parallèle ou séparément en tant que puissance de sauvegarde pour les autres charges, la protection contre la surcharge doit être installée en fonction des situations de surcharge possibles. Pour les autotransformateurs et les transformateurs à enroulement multi-enroulement, le dispositif de protection devrait être en mesure de refléter la situation de surcharge de l'enroulement commun et de chaque côté.

Dans la plupart des cas, le courant de surcharge d'un transformateur est symétrique en trois phases, de sorte que la protection contre la surcharge n'a besoin que de connecter un courant de phase, d'utiliser un relais de courant pour l'atteindre et d'appliquer un certain délai au signal. Lors du choix de l'équipe sur laquelle installer la protection, il convient de considérer qu'il peut refléter la situation de surcharge de toutes les bobines de tous les côtés du transformateur. Dans les sous-stations sans personnel régulier, la protection des surcharges peut être activée pour déclencher ou déconnecter les charges partielles si nécessaire.

Méthodes de protection des transformateurs communes VI : protection de surexcitation

Dans la conception actuelle de grands transformateurs, afin d'économiser des matériaux, de réduire les coûts et de réduire le poids du transport, la densité de flux magnétique de travail nominale du noyau de fer est conçue pour être relativement élevée, environ 1,7-1,8 t, près de la densité de flux magnétique de saturation (1,9-2 T). Par conséquent, dans des conditions de surtension, il est facile de générer une surexcitation. En raison de la courbe de magnétisation relativement 'dure ', pendant la surexcitation, l'impédance d'excitation diminue en raison de la saturation du noyau de fer et le courant d'excitation augmente rapidement. Lorsque la densité magnétique de travail atteint 1,3 à 1,4 fois la densité magnétique normale, le courant d'excitation peut atteindre le niveau de courant nominal.

Deuxièmement, en raison du fait que le courant d'excitation n'est pas sinusoïdal et contient de nombreux composants harmoniques d'ordre de haut niveau, les pertes de courant de Foucault du noyau de fer et d'autres composants métalliques sont proportionnelles au carré de la fréquence, ce qui peut provoquer une surchauffe sévère du noyau de fer, des composants métalliques et des matériaux d'isolation. Si le facteur de surexcitation est élevé et que la durée est trop longue, elle peut endommager le transformateur. Par conséquent, les transformateurs avec un haut

Le côté tension de 500kV doit être équipé d'une protection de surexcitation.

Le but de l'installation de la protection de surexcitation du transformateur est de détecter la situation de surexcitation du transformateur, d'émettre des signaux ou d'agir rapidement sur le déclenchement, de sorte que la surexcitation du transformateur ne dépasse pas la limite admissible et empêche les dommages au transformateur en raison d'une surexcitation.