Tất cả về bảo vệ máy biến áp và mạch bảo vệ máy biến áp

Máy biến áp là một trong những thành phần quan trọng và đắt tiền nhất của bất kỳ hệ thống phân phối nào. Nó là một thiết bị tĩnh kèm theo thường bị ướt đẫm dầu, và do đó các lỗi xảy ra với nó được hạn chế. Nhưng ảnh hưởng của một lỗi hiếm gặp có thể rất nguy hiểm cho máy biến áp, và thời gian sửa chữa và thay thế máy biến áp kéo dài làm cho mọi thứ trở nên tồi tệ hơn. Do đó việc bảo vệ máy biến áp điện trở nên rất quan trọng.

Sự cố xảy ra trên máy biến áp chủ yếu được chia thành hai loại, đó là lỗi bên ngoài và lỗi bên trong, để tránh mọi nguy hiểm cho máy biến áp, sự cố bên ngoài được xử lý bằng hệ thống rơ le phức tạp trong thời gian ngắn nhất có thể. Các lỗi bên trong chủ yếu dựa trên cảm biến và hệ thống đo lường. Chúng tôi sẽ nói thêm về các quy trình đó trong bài viết. Trước khi chúng ta đến đó, điều quan trọng là phải hiểu rằng có nhiều loại máy biến áp và trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận chủ yếu về máy biến áp điện được sử dụng trong hệ thống phân phối. Bạn cũng có thể tìm hiểu về hoạt động của máy biến áp để hiểu những điều cơ bản về nó.

Các tính năng bảo vệ cơ bản như bảo vệ chống khai thác quá mức và bảo vệ dựa trên nhiệt độ có thể nhận ra các điều kiện cuối cùng dẫn đến tình trạng hỏng hóc, nhưng bảo vệ máy biến áp hoàn chỉnh được cung cấp bởi rơle và máy biến dòng là thích hợp cho máy biến áp trong các ứng dụng quan trọng.

Vì vậy, trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về các nguyên tắc phổ biến nhất được sử dụng để bảo vệ máy biến áp khỏi những hỏng hóc thảm khốc.

Bảo vệ máy biến áp cho các loại máy biến áp khác nhau

Hệ thống bảo vệ được sử dụng cho máy biến áp phụ thuộc vào loại máy biến áp. Bảng dưới đây cho thấy rằng,

thể loại	Đánh giá máy biến áp - KVA
1 giai đoạn	3 giai đoạn
Tôi	5 - 500	15 - 500
II	501 - 1667	501 - 5000
III	1668 - 10.000	5001 - 30.000
IV	> 10.000	> 30.000

• Máy biến áp trong dải 500 KVA thuộc (loại I & II) nên được bảo vệ bằng cầu chì, nhưng để bảo vệ máy biến áp đến 1000 kVA (máy biến áp phân phối 11kV và 33kV) thường sử dụng máy cắt trung thế.
• Đối với các máy biến áp 10 MVA trở lên, thuộc (Loại III & IV), phải sử dụng rơle vi sai để bảo vệ chúng.

Ngoài ra, các rơ le cơ học như rơ le Buchholtz và rơ le áp suất đột ngột được ứng dụng rộng rãi để bảo vệ máy biến áp. Ngoài các rơ le này, bảo vệ quá tải nhiệt thường được thực hiện để kéo dài tuổi thọ của máy biến áp hơn là để phát hiện lỗi.

Các loại bảo vệ máy biến áp phổ biến

1. Bảo vệ quá nhiệt
2. Bảo vệ quá dòng
3. Bảo vệ khác biệt của máy biến áp
4. Bảo vệ Earth Fault Protection (Hạn chế)
5. Buchholz (Phát hiện khí) Rơ le
6. Bảo vệ quá dòng

Bảo vệ quá nhiệt trong máy biến áp

Máy biến áp quá nóng do các điều kiện quá tải và ngắn mạch. Quá tải cho phép và thời gian tương ứng phụ thuộc vào loại máy biến áp và cấp cách điện sử dụng cho máy biến áp.

Tải cao hơn có thể được duy trì trong một khoảng thời gian rất ngắn nếu trong thời gian rất dài, nó có thể làm hỏng lớp cách điện do nhiệt độ tăng cao hơn nhiệt độ tối đa giả định. Nhiệt độ trong máy biến áp làm mát bằng dầu được coi là cực đại khi nó ở mức 95 * C, vượt quá tuổi thọ của máy biến áp sẽ giảm và gây bất lợi cho cách điện của dây dẫn. Đó là lý do tại sao bảo vệ quá nhiệt trở nên cần thiết.

Máy biến áp lớn có thiết bị phát hiện nhiệt độ dầu hoặc cuộn dây, đo nhiệt độ dầu hoặc nhiệt độ cuộn dây, thông thường có hai cách đo, một được gọi là phép đo điểm nóng và cách thứ hai được gọi là phép đo dầu đỉnh, hình ảnh dưới đây cho thấy một cách điển hình nhiệt kế có hộp điều khiển nhiệt độ từ Rehausen dùng để đo nhiệt độ của máy biến áp kiểu bảo quản cách điện bằng chất lỏng.

Hộp có kim đồng hồ chỉ nhiệt độ của biến áp (là kim đen) và kim đỏ chỉ điểm đặt báo động. Nếu kim đen vượt qua kim đỏ, thiết bị sẽ kích hoạt báo động.

Nếu chúng ta nhìn xuống, chúng ta có thể thấy bốn mũi tên mà qua đó chúng ta có thể cấu hình thiết bị hoạt động như một báo động hoặc chuyến đi hoặc chúng có thể được sử dụng để khởi động hoặc dừng máy bơm hoặc quạt làm mát.

Như bạn có thể thấy trong hình, nhiệt kế được gắn trên đỉnh của bình biến áp phía trên lõi và cuộn dây, nó được thực hiện như vậy vì nhiệt độ cao nhất sẽ nằm ở tâm của bình do lõi và các cuộn dây. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ dầu đỉnh. Nhiệt độ này cho chúng ta ước tính về Nhiệt độ điểm nóng của lõi máy biến áp. Ngày nay, cáp quang được sử dụng trong cuộn dây điện áp thấp để đo chính xác nhiệt độ của máy biến áp. Đó là cách bảo vệ quá nhiệt được thực hiện.

Bảo vệ quá dòng trong máy biến áp

Hệ thống bảo vệ quá dòng là một trong những hệ thống bảo vệ được phát triển sớm nhất hiện nay, hệ thống quá dòng phân cấp được phát triển để bảo vệ chống lại các điều kiện quá dòng. các nhà phân phối điện sử dụng phương pháp này để phát hiện lỗi với sự trợ giúp của rơ le IDMT. nghĩa là, các rơle có:

1. Đặc tính nghịch đảo, và
2. Thời gian hoạt động tối thiểu.

Khả năng của rơle IDMT bị hạn chế. Các loại rơle này phải được đặt 150% đến 200% dòng điện định mức tối đa, nếu không, các rơle sẽ hoạt động trong điều kiện quá tải khẩn cấp. Do đó, các rơ le này bảo vệ nhỏ cho các lỗi bên trong thùng máy biến áp.

Bảo vệ khác biệt của máy biến áp

Bảo vệ so lệch dòng điện so lệch phần trăm được sử dụng để bảo vệ máy biến áp điện và nó là một trong những sơ đồ bảo vệ máy biến áp phổ biến nhất cung cấp khả năng bảo vệ tổng thể tốt nhất. Các loại bảo vệ này được sử dụng cho các máy biến áp có định mức vượt quá 2 MVA.

Máy biến áp được kết nối hình sao ở một phía và nối tam giác ở phía bên kia. Các CT ở phía sao được kết nối tam giác và các CT ở phía kết nối tam giác được kết nối hình sao. Trung tính của cả hai máy biến áp đều được nối đất.

Máy biến áp có hai cuộn dây, một là cuộn vận hành và cuộn kia là cuộn hạn chế. Như tên của nó, cuộn dây hạn chế được sử dụng để tạo ra lực hạn chế và cuộn dây vận hành được sử dụng để tạo ra lực hoạt động. Cuộn dây hạn chế được nối với cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng, và cuộn dây vận hành được nối giữa điểm đẳng thế của CT.

Bảo vệ vi sai máy biến áp làm việc:

Thông thường, cuộn dây vận hành không mang dòng điện vì dòng điện được đấu ở cả hai phía của máy biến áp lực, khi xảy ra sự cố bên trong các cuộn dây, sự cân bằng bị thay đổi và các cuộn dây vận hành của rơ le vi sai bắt đầu tạo ra dòng điện chênh lệch giữa hai bên. của máy biến áp. Do đó, rơ le ngắt các cầu dao và bảo vệ máy biến áp chính.

Bảo vệ sự cố Earth bị hạn chế

Dòng điện sự cố rất cao có thể chảy khi sự cố xảy ra ở ống lót máy biến áp. Trong trường hợp đó, lỗi cần phải được xóa càng sớm càng tốt. Phạm vi tiếp cận của một thiết bị bảo vệ cụ thể chỉ nên được giới hạn trong vùng của máy biến áp, có nghĩa là nếu bất kỳ sự cố chạm đất nào xảy ra ở một vị trí khác, thì rơ le được phân bổ cho vùng đó sẽ được kích hoạt và các rơ le khác phải giữ nguyên. Vì vậy, đó là lý do tại sao rơ le được đặt tên là rơ le bảo vệ sự cố chạm đất hạn chế.

Trong hình trên, Thiết bị Bảo vệ nằm ở phía được bảo vệ của máy biến áp. Giả sử đây là phía sơ cấp, và giả sử có sự cố chạm đất ở phía thứ cấp của máy biến áp. Bây giờ, nếu có lỗi ở phía mặt đất, do lỗi mặt đất, Thành phần Trình tự số không sẽ ở đó và sẽ chỉ lưu thông ở phía thứ cấp. Và nó sẽ không được phản ánh trong phía sơ cấp của máy biến áp.

Rơ le này có ba pha, nếu xảy ra sự cố, chúng sẽ có ba thành phần, thành phần thứ tự thuận, thành phần thứ tự âm và thành phần thứ tự không. Bởi vì các thành phần sequins tích cực được dịch chuyển bằng 120 *, vì vậy tại bất kỳ thời điểm nào, tổng của tất cả các dòng điện sẽ chạy qua rơ le bảo vệ. Vì vậy, tổng các dòng điện của chúng sẽ bằng 0, vì chúng bị dịch chuyển bởi 120 *. Tương tự là trường hợp của các thành phần thứ tự âm.

Bây giờ chúng ta hãy giả sử một điều kiện lỗi xảy ra. Sự cố đó sẽ được các CT phát hiện vì nó có thành phần thứ tự không và dòng điện bắt đầu chạy qua rơ le bảo vệ, khi điều đó xảy ra, rơ le sẽ ngắt và bảo vệ máy biến áp.

Buchholz (Phát hiện khí) Rơ le

Hình trên cho thấy một rơ le Buchholz. Các rơle Buchholtz là được trang bị ở giữa các đơn vị biến áp chính và các bồn chứa bảo quản khi một lỗi xảy ra trong máy biến áp, nó phát hiện khí giải quyết với sự giúp đỡ của một công tắc phao.

Nếu bạn quan sát kỹ, bạn có thể thấy một mũi tên, khí chảy ra từ bình chính đến bình bảo quản, bình thường không nên có bất kỳ khí trong bản thân máy biến áp. Hầu hết khí được gọi là khí hòa tan và chín loại khí khác nhau có thể được tạo ra tùy thuộc vào tình trạng lỗi. Có hai van ở đầu rơ le này, những van này được sử dụng để giảm sự tích tụ khí và nó cũng được sử dụng để lấy ra một mẫu khí.

Khi tình trạng sự cố xảy ra, chúng ta có tia lửa điện giữa các cuộn dây, hoặc giữa các cuộn dây và lõi. Những phóng điện nhỏ này trong các cuộn dây sẽ làm nóng dầu cách điện, và dầu sẽ bị phá vỡ, do đó nó tạo ra khí, mức độ nghiêm trọng của sự cố, phát hiện kính nào được tạo ra.

Một sự phóng điện năng lượng lớn sẽ tạo ra axetylen, và như bạn có thể biết, axetylen cần rất nhiều năng lượng để được sản xuất. Và bạn nên nhớ rằng bất kỳ loại lỗi nào cũng sẽ tạo ra khí, bằng cách phân tích lượng khí, chúng ta có thể tìm ra mức độ nghiêm trọng của lỗi.

Rơ le Buchholz (Phát hiện khí) hoạt động như thế nào?

Như bạn có thể thấy từ hình ảnh, chúng ta có hai phao: một phao trên và một phao dưới, chúng ta cũng có một tấm vách ngăn đang đẩy phao dưới xuống.

Khi xảy ra sự cố điện lớn sinh ra nhiều khí hơn khí đi qua đường ống làm dịch chuyển tấm vách ngăn và lực đó làm nổi bên dưới xuống, lúc này ta có sự kết hợp, phao trên lên và phao dưới là xuống và tấm vách ngăn đã nghiêng. Sự kết hợp này chỉ ra rằng một lỗi lớn đã xảy ra. làm tắt máy biến áp và nó cũng tạo ra cảnh báo. Hình ảnh dưới đây cho thấy chính xác điều đó,

Nhưng đây không phải là tình huống duy nhất mà rơ le này có thể hữu ích, hãy tưởng tượng một tình huống trong đó bên trong máy biến áp có một sự cố nhỏ đang xảy ra, những chiếc hòm này đang tạo ra một lượng nhỏ khí, khí này tạo ra một áp suất bên trong rơ le và phao trên bị xuống làm thay dầu bên trong nó, lúc này rơ le sẽ tạo ra cảnh báo trong tình huống này, phao trên xuống, phao dưới không thay đổi và tấm vách ngăn không thay đổi nếu cấu hình này được phát hiện, chúng tôi có thể chắc chắn rằng chúng tôi có sự tích tụ khí chậm. Hình ảnh dưới đây cho thấy chính xác điều đó,

Bây giờ chúng tôi biết chúng tôi có lỗi, và chúng tôi sẽ chảy ra một số khí bằng cách sử dụng van phía trên rơ le và phân tích khí để tìm ra lý do chính xác cho sự tích tụ khí này.

Rơ le này cũng có thể phát hiện tình trạng mức dầu cách điện giảm do rò rỉ trong khung máy biến áp, trong điều kiện đó, phao trên tụt xuống, phao dưới tụt xuống và tấm vách ngăn vẫn ở vị trí cũ. Trong điều kiện này, chúng tôi nhận được một báo động khác. Hình ảnh dưới đây cho thấy hoạt động.

Với ba phương pháp này, rơ le Buchholz sẽ phát hiện ra lỗi.

Bảo vệ quá dòng

Một máy biến áp được thiết kế để hoạt động ở một mức từ thông cố định vượt quá mức từ thông đó và lõi bị bão hòa, sự bão hòa của lõi gây ra hiện tượng nóng trong lõi nhanh chóng truyền qua các bộ phận khác của máy biến áp dẫn đến quá nhiệt của các bộ phận, do đó. bảo vệ từ thông trở nên cần thiết, vì nó bảo vệ lõi máy biến áp. Các tình huống quá dòng có thể xảy ra do quá áp hoặc giảm tần số hệ thống.

Để bảo vệ máy biến áp khỏi quá dòng, người ta sử dụng rơ le chống quá dòng. Rơ le chống quá dòng đo tỷ lệ Điện áp / Tần số để tính mật độ từ thông trong lõi. Sự gia tăng nhanh chóng điện áp do quá độ trong hệ thống điện có thể gây ra quá dòng nhưng quá độ chết nhanh, do đó, sự cố máy biến áp tức thời là không mong muốn.

Mật độ từ thông tỷ lệ thuận với tỷ lệ điện áp trên tần số (V / f) và thiết bị sẽ phát hiện tỷ lệ nếu giá trị của tỷ lệ này trở nên lớn hơn sự thống nhất, điều này được thực hiện bởi một rơle dựa trên vi điều khiển để đo điện áp và tần suất trong thời gian thực, sau đó nó sẽ tính toán tỷ lệ và so sánh nó với các giá trị được tính toán trước. Rơ le được lập trình cho một thời gian tối thiểu xác định nghịch đảo (đặc tính IDMT). Nhưng việc cài đặt có thể được thực hiện thủ công nếu đó là một yêu cầu. Bằng cách này, mục đích sẽ được phục vụ mà không ảnh hưởng đến các biện pháp bảo vệ quá dòng. Bây giờ, chúng ta thấy tầm quan trọng của việc ngăn ngừa sự cố máy biến áp do quá dòng.

Hy vọng bạn thích bài viết và học được một cái gì đó hữu ích. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy để lại chúng trong phần bình luận hoặc sử dụng diễn đàn của chúng tôi cho các truy vấn kỹ thuật khác.