¿Cuáles son los métodos y aplicaciones para los esquemas de protección del transformador?

Métodos de protección comunes para transformadores

Las condiciones de funcionamiento anormales de los transformadores incluyen principalmente sobrecarga, sobrecorriente causada por circuitos cortos externos, sobrevoltaje de punto neutral debido a los circuitos cortos de tierra externos, la caída del nivel de aceite por la fuga del tanque o el aumento de la temperatura que resulta de las fallas del sistema de enfriamiento. Además, los transformadores de gran capacidad, caracterizados por su densidad de flujo magnético operacional de alta calificación, pueden experimentar fallas de sobreexcitación durante la sobretensión o la operación de baja frecuencia, ya que su densidad de flujo magnético operativo es directamente proporcional a la relación voltaje-frecuencia. Para abordar estas condiciones, los transformadores grandes generalmente emplean los siguientes esquemas de protección: '

I. Protección de gas (relé de Buchholz)

Protege contra los cortocircuitos internos y la caída del nivel de aceite en el transformador.



II. Protección diferencial y protección de viaje instantáneo actual

Protege contra los cortocircuitos de fase a fase en devanados o cables de terminal, cortocircuitos de tierra en sistemas de corriente de falla de tierra alta y cortocircuitos interno en los devanados.



Iii. Protección contra sobrecorriente

Salvaguardas contra cortocircuitos externos de fase a fase y actúa como protección de respaldo para la protección del gas y la protección diferencial (o la protección de viaje instantánea actual).



IV. Protección de corriente de secuencia cero

Protege contra circuitos externos de tierra monofásica monofásica en sistemas de corriente de falla de tierra alta.



V. Protección de sobrecarga

Monitorea las condiciones simétricas de sobrecarga y actúa solo una señal de alarma.



VI. Protección de sobreexcitación

Evita que la sobreexcitación del transformador exceda los límites permitidos.

Métodos de protección del transformador común I : protección de retransmisión de Buchholz

La protección del relé de Buchholz detecta varias fallas internas y la reducción del nivel de aceite en los tanques de transformadores. Todos los transformadores de aceite, con calificación de 0.8 mVa y superior, así como transformadores de aceite con aceite clasificado 0.4MVA y arriba instalados en talleres, estarán equipados con protección de relevos de Buchholz. En caso de acumulación de gas menor o caída de nivel de aceite causada por fallas internas del tanque, la protección debe activar instantáneamente una señal de alarma. Cuando se produce una generación de gas significativa, la protección se disparará a todos los interruptores de circuitos en todos los lados del transformador. Además, los transformadores inmersos en aceite con dispositivos de cambio de grifos en carga también deben estar equipados con protección de retransmisión de Buchholz.

Métodos de protección del transformador común II: Protección diferencial longitudinal o protección de viaje instantáneo actual

Protección diferencial longitudinal o protección de viaje instantánea actual que responde a las fallas de cortocircuito en los cables del transformador, los bujes y los devanados internos. La protección se tropezará instantáneamente en todos los interruptores de circuitos en todos los lados del transformador.

1. Se instalará protección de viaje instantánea actual para:

• Transformadores de servicio vegetal por debajo de 6.3MVA que operan en paralelo

• Transformadores de plantas en espera por debajo de 10MVA que funcionan individualmente
  cuando el tiempo de protección de respaldo supera los 0,5 segundos.

2. Se instalará protección diferencial longitudinal para:

• Transformadores de servicio vegetal ≥6.3MVA que funciona en paralelo

• Transformadores de plantas en espera ≥10mVA que funcionan individualmente

• Transformadores ≥2MVA donde la protección de viaje instantánea actual falla los requisitos de sensibilidad

3. Se puede instalar protección diferencial dual longitudinal para transformadores con clasificaciones laterales de alto voltaje ≥330kV.

4. Protección de la unidad de transformador generador:

• Con el disyuntor generador-transformador: protección diferencial separada para generador

• Sin disyuntor de transformador generador:

• ≤100MVA Unidades: protección diferencial común

• Unidades de 100MVA: protección común + diferencial de generador separado

• Unidades de 200-300MVA: protección diferencial de transformador dedicado opcional (protección dual de alta velocidad)

Métodos de protección de transformadores comunes III : Protección contra la corriente de sobreventa

Protección contra cortocircuitos de fase a fase externos en transformadores, que sirve como respaldo de la protección de retransmisión de Buchholz y protección diferencial longitudinal (o protección de viaje instantánea actual), que incluyen:

· Protección contra sobrecorriente

· Protección contra sobrecorriente activada de bajo voltaje

· Protección contra sobrecorriente de voltaje compuesto

· Protección de corriente de secuencia negativa

· Protección de impedancia

El sistema de protección deberá funcionar con un disparo retrasado de todos los interruptores de circuitos.

1. Se recomienda la protección contra sobrecorriente para transformadores reducidos.

2. La protección contra sobrecorriente de voltaje compuesto se debe aplicar a:

• Transformadores de paso

• Transformadores intertie del sistema

• Transformadores bajos donde la protección de sobrecorriente estándar falla requisitos de sensibilidad

3 . ​ ​ ​

4. La protección de la impedancia puede emplearse cuando las protecciones enumeradas en los ítems 2 y 3 no pueden cumplir con los criterios de sensibilidad o selectividad.

Métodos de protección del transformador común IV : Protección de corriente de secuencia cero

Protección de corriente de secuencia cero para detectar fallas de tierra externas en transformadores dentro de los sistemas conectados a tierra. En los sistemas de energía calificados de 110 kV y arriba con conexión a tierra efectiva, donde los transformadores pueden funcionar con conexión a tierra neutral, se instalará protección de corriente de secuencia cero para transformadores subiendo/descendentes con fuentes de energía en dos o tres lados. Esta protección sirve como protección de respaldo para la protección principal del transformador y los componentes adyacentes.

La protección de corriente de secuencia cero se refiere a un dispositivo de protección que opera en función de las corrientes de secuencia cero generadas durante las fallas de tierra. En los circuitos de cable, se emplean transformadores de corriente de secuencia cero dedicados (ZCT) para implementar la protección contra falla a tierra. El ZCT se instala alrededor de un cable de tres núcleos, con el relé de corriente conectado a su devanado secundario.

Métodos de protección del transformador común V : protección contra sobrecarga

Para los transformadores con una capacidad de 400kVA y más, cuando funcionan en paralelo o por separado como potencia de respaldo para otras cargas, la protección contra sobrecarga debe instalarse de acuerdo con posibles situaciones de sobrecarga. Para autotransformadores y transformadores múltiples de devanado, el dispositivo de protección debe poder reflejar la situación de sobrecarga del devanado común y cada lado.

En la mayoría de los casos, la corriente de sobrecarga de un transformador es simétrica en tres fases, por lo que la protección contra sobrecarga solo necesita conectar una corriente de fase, usar un relé de corriente para lograrlo y aplicar un cierto retraso a la señal. Al elegir en qué lado instalar la protección, debe considerarse que puede reflejar la situación de sobrecarga de todas las bobinas en todos los lados del transformador. En subestaciones sin personal de servicio regular, la protección de sobrecarga se puede activar para tropezar o desconectar las cargas parciales cuando sea necesario.

Métodos de protección del transformador común VI : Protección de sobreexcitación

En el diseño actual de grandes transformadores, para ahorrar materiales, reducir costos y reducir el peso de transporte, la densidad de flujo magnético de trabajo nominal del núcleo de hierro está diseñada para ser relativamente alta, aproximadamente 1.7-1.8 T, cerca de la densidad de flujo magnético de saturación (1.9-2 t). Por lo tanto, en condiciones de sobrevoltaje, es fácil generar sobreexcitación. Debido a la curva de magnetización relativamente 'dura ', durante la sobreexcitación, la impedancia de excitación disminuye debido a la saturación del núcleo de hierro, y la corriente de excitación aumenta rápidamente. Cuando la densidad magnética de trabajo alcanza 1.3 a 1.4 veces la densidad magnética normal, la corriente de excitación puede alcanzar el nivel de corriente nominal.

En segundo lugar, debido al hecho de que la corriente de excitación no es sinusoidal y contiene muchos componentes armónicos de alto orden, las pérdidas de corriente de color remolcadora del núcleo de hierro y otros componentes metálicos son proporcionales al cuadrado de la frecuencia, lo que puede causar sobrecalentamiento severo del núcleo de hierro, componentes metálicos y materiales de aislamiento. Si el factor de sobreexcitación es alto y la duración es demasiado larga, puede dañar el transformador. Por lo tanto, transformadores con un alto

El lado de voltaje de 500 kV debe equiparse con protección contra la excitación.

El propósito de instalar la protección de sobreexcitación del transformador es detectar la situación de sobreexcitación del transformador, emitir señales de inmediato o actuar en el tropiezo, de modo que la sobreexcitación del transformador no excede el límite permitido y evita el daño al transformador debido a la excesiva.