วิธีการป้องกันหม้อแปลงและขอบเขตการป้องกัน

วิธีการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้โดยทั่วไป

สภาวะการทำงานผิดปกติของหม้อแปลงไฟฟ้า ได้แก่ การทำงานเกินโหลด กระแสเกินจากไฟฟ้าลัดวงจรภายนอก แรงดันเกินที่จุดนิวทรัลจากไฟฟ้าลัดวงจรลงดินภายนอก ระดับน้ำมันลดลงจากการรั่วไหลในถังน้ำมัน หรืออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจากความผิดปกติของระบบระบายความร้อน เป็นต้น นอกจากนี้หม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ เนื่องจากมีความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กในการทำงานพิกัดสูง ซึ่งเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนแรงดันต่อความถี่ อาจทำให้เกิดความผิดปกติจากภาวะกระตุ้นเกิน เมื่อทำงานภายใต้แรงดันเกินหรือความถี่ต่ำ จากสถานการณ์ดังกล่าว หม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่โดยทั่วไปจึงใช้วิธีการป้องกันดังต่อไปนี้:

1. การป้องกันด้วยแก๊ส: ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรภายในหม้อแปลงและความผิดปกติจากระดับน้ำมันลดลง

2. การป้องกันเชิงอนุพันธ์, การป้องกันตัดกระแสเร็ว: เพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างเฟสของขดลวดหม้อแปลงหรือสายนำแต่ละเฟส ไฟฟ้าลัดวงจรลงดินของระบบกระแสลงดินขนาดใหญ่ และไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างรอบของขดลวด

3. การป้องกันกระแสเกิน: ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างเฟสภายนอก และทำหน้าที่เป็นระบบสำรองสำหรับการป้องกันด้วยแก๊สและการป้องกันเชิงอนุพันธ์ (หรือการป้องกันตัดกระแสเร็ว)

4. การป้องกันด้วยกระแสซีโรซีเควนซ์: ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรลงดินเฟสเดียวภายนอกของระบบกระแสลงดินขนาดใหญ่

5. การป้องกันการทำงานเกินโหลด: ป้องกันการทำงานเกินโหลดสมมาตร โดยให้สัญญาณเตือนเท่านั้น

6. การป้องกันภาวะกระตุ้นเกิน: ป้องกันไม่ให้ภาวะกระตุ้นเกินของหม้อแปลงเกินขีดจำกัดที่อนุญาต

วิธีป้องกันทั่วไปของหม้อแปลงไฟฟ้า 1: การป้องกันด้วยแก๊ส

การป้องกันด้วยแก๊สของหม้อแปลงไฟฟ้าตอบสนองต่อความผิดปกติต่างๆ และการลดลงของระดับน้ำมันภายในถังหม้อแปลง หม้อแปลงไฟฟ้าจุ่มน้ำมันขนาด 0.8MVA ขึ้นไป และหม้อแปลงไฟฟ้าจุ่มน้ำมันขนาด 0.4MVA ขึ้นไปภายในโรงงาน ต้องติดตั้งระบบป้องกันด้วยแก๊ส เมื่อเกิดแก๊สปริมาณเล็กน้อยจากความผิดปกติในถังน้ำมัน หรือระดับน้ำมันลดลง ระบบควรส่งสัญญาณเตือนทันที; เมื่อเกิดแก๊สปริมาณมาก ระบบควรสั่งตัดเซอร์กิตเบรกเกอร์ทุกด้านของหม้อแปลง สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าจุ่มน้ำมันที่มีอุปกรณ์ปรับโหลด ต้องติดตั้งระบบป้องกันด้วยแก๊สที่ตัวอุปกรณ์ปรับแรงดันด้วย

วิธีป้องกันทั่วไปของหม้อแปลงไฟฟ้า 2: การป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวหรือการป้องกันตัดกระแสเร็ว

การป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวหรือการป้องกันตัดกระแสเร็ว ใช้ตอบสนองต่อความผิดปกติจากลัดวงจรภายใน, ขั้วต่อสาย และบุชชิงของหม้อแปลง ระบบป้องกันจะทำงานทันทีเพื่อตัดเซอร์กิตเบรกเกอร์ทุกด้านของหม้อแปลง

1. สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าในโรงงานขนาดต่ำกว่า 6.3MVA และหม้อแปลงที่ทำงานแบบขนาน รวมถึงหม้อแปลงสำรองในโรงงานขนาดต่ำกว่า 10MVA และหม้อแปลงที่ทำงานเดี่ยว เมื่อเวลาการทำงานของระบบป้องกันสำรองมากกว่า 0.5 วินาที ควรติดตั้งระบบป้องกันตัดกระแสเร็ว

2. สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าทำงานในโรงงานขนาด 6.3MVA ขึ้นไปและหม้อแปลงที่ทำงานแบบขนาน หม้อแปลงสำรองในโรงงานขนาด 10MVA ขึ้นไปและหม้อแปลงที่ทำงานเดี่ยว และหม้อแปลงขนาด 2MVA ขึ้นไปที่ความไวของระบบป้องกันตัดกระแสเร็วไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ควรติดตั้งระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนว

3. สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีแรงดันด้านสูง 330kV ขึ้นไป สามารถติดตั้งระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวแบบคู่

4. สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า-หม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อมีเซอร์กิตเบรกเกอร์ระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องติดตั้งระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวแยกต่างหาก เมื่อไม่มีเซอร์กิตเบรกเกอร์ระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 100MVA ลงมา ใช้ระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวร่วมกัน; สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเกิน 100MVA นอกจากการใช้ระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวร่วมกันแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าควรติดตั้งระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวแยกต่างหากด้วย สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า-หม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 200~300MVA สามารถเพิ่มระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนวแยกให้กับหม้อแปลงไฟฟ้าได้ นั่นคือระบบป้องกันแบบดับเบิ้ลฟาสต์

การป้องกันกระแสเกินสำหรับตอบสนองต่อการลัดวงจรระหว่างเฟสภายนอกของหม้อแปลงไฟฟ้า และทำหน้าที่เป็นระบบป้องกันสำรองให้กับการป้องกันด้วยแก๊สและการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลตามแนว (หรือการป้องกันตัดกระแสเร็ว) ได้แก่ การป้องกันกระแสเกินเริ่มต้นด้วยแรงดันต่ำ การป้องกันกระแสเกินเริ่มต้นด้วยแรงดันผสม การป้องกันด้วยกระแสลบลำดับ และการป้องกันด้วยอิมพีแดนซ์ หลังการทำงานของระบบป้องกัน ควรส่งสัญญาณตัดวงจรด้วยเวลาที่กำหนด

วิธีการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ทั่วไป วิธีที่ 3:การป้องกันกระแสเกิน

1. ควรใช้การป้องกันกระแสเกินสำหรับหม้อแปลงแบบลดแรงดัน

2. การป้องกันกระแสเกินแบบเริ่มทำงานด้วยแรงดันประกอบ เหมาะสำหรับหม้อแปลงแบบเพิ่มแรงดัน หม้อแปลงเชื่อมต่อระบบ และหม้อแปลงแบบลดแรงดันที่การป้องกันกระแสเกินไม่เป็นไปตามข้อกำหนดความไว

3. สามารถใช้การป้องกันกระแสเกินแบบเริ่มทำงานด้วยกระแสลบลำดับและแรงดันต่ำเฟสเดียว สำหรับหม้อแปลงแบบเพิ่มแรงดันขนาด 63MVA ขึ้นไป

4. เมื่อการป้องกันตามข้อ 2 และ 3 ข้างต้นไม่เป็นไปตามข้อกำหนดความไวและการเลือกได้ สามารถใช้การป้องกันแบบอิมพีแดนซ์

วิธีการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ทั่วไป วิธีที่ 4: การป้องกันกระแสซีโรซีเควนซ์

การป้องกันกระแสซีโรซีเควนซ์สำหรับการลัดวงจรลงดินภายนอกของหม้อแปลงในระบบที่มีกระแสลงดินขนาดใหญ่ ในระบบที่มีกระแสลงดินขนาดใหญ่ 110kV ขึ้นไป หากจุดนิวทรัลของหม้อแปลงอาจต่อลงดิน ควรติดตั้งการป้องกันกระแสซีโรซีเควนซ์สำหรับหม้อแปลงแบบเพิ่มแรงดันหรือหม้อแปลงแบบลดแรงดันของแหล่งจ่ายไฟทั้งสองด้านหรือสามด้าน เพื่อเป็นระบบป้องกันสำรองสำหรับการป้องกันหลักของหม้อแปลง และเป็นระบบป้องกันสำรองสำหรับองค์ประกอบที่อยู่ติดกัน

การป้องกันกระแสซีโรซีเควนซ์คืออะไร

อุปกรณ์ที่ใช้กระแสซีโรซีเควนซ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดการลงดิน เพื่อให้ระบบป้องกันทำงาน เรียกว่า การป้องกันกระแสซีโรซีเควนซ์ ใช้หม้อแปลงกระแสซีโรซีเควนซ์พิเศษบนสายเคเบิลเพื่อให้เกิดการป้องกันการลงดิน วางหม้อแปลงกระแสซีโรซีเควนซ์บนสายเคเบิลสามแกนที่ต่อลงดิน และต่อรีเลย์กระแสเข้ากับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง ในระหว่างการทำงานปกติหรือเมื่อไม่มีข้อบกพร่องจากการลงดิน เนื่องจากผลรวมเวกเตอร์ของกระแสสามเฟสของสายเคเบิลเท่ากับศูนย์ กระแสของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงซีโรซีเควนซ์จึงเป็นศูนย์เช่นกัน (มีเพียงกระแสไม่สมดุลเล็กน้อย) ดังนั้นรีเลย์กระแสจึงไม่ทำงาน เมื่อเกิดข้อบกพร่องจากการลงดิน กระแสขนาดใหญ่จะปรากฏในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงซีโรซีเควนซ์ และรีเลย์กระแสจะทำงานเพื่อส่งสัญญาณหรือตัดการทำงานของข้อบกพร่อง

วิธีการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ทั่วไป วิธีที่ 5: การป้องกันโหลดเกิน

การป้องกันโหลดเกินสำหรับโหลดเกินสมมาตรของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบรีแอกทีฟ

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 400kVA ขึ้นไป ควรติดตั้งระบบป้องกันโหลดเกินตามความเป็นไปได้ของโหลดเกินเมื่อมีการทำงานของหม้อแปลงหลายตัวแบบขนานหรือเดี่ยว และใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองสำหรับโหลดอื่นๆ สำหรับหม้อแปลงออโต้และหม้อแปลงหลายขดลวด อุปกรณ์ป้องกันควรสามารถตอบสนองต่อสภาวะโหลดเกินของขดลวดร่วมและแต่ละด้านได้ กระแสโหลดเกินของหม้อแปลงไฟฟ้าในกรณีส่วนใหญ่จะเป็นแบบสามเฟสสมมาตร ดังนั้นการป้องกันโหลดเกินจึงจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับกระแสเพียงหนึ่งเฟส โดยใช้รีเลย์กระแส และมีการหน่วงเวลาสัญญาณที่เหมาะสม เมื่อเลือกด้านที่จะติดตั้งระบบป้องกัน ควรพิจารณาว่ามันสามารถสะท้อนการโหลดเกินของขดลวดทุกด้านของหม้อแปลงได้ ในสถานีย่อยที่ไม่มีเจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานประจำ การป้องกันโหลดเกินสามารถทำงานเพื่อตัดวงจรหรือตัดโหลดบางส่วนออกเมื่อจำเป็น

วิธีการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้า วิธีที่ 6: การป้องกันกระตุ้นเกิน

การป้องกันกระตุ้นเกินสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า

ในการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ในปัจจุบัน เพื่อประหยัดวัสดุ ลดต้นทุนการก่อสร้าง และลดน้ำหนักในการขนส่ง ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กในการทำงานที่กำหนดของแกนเหล็กจึงถูกออกแบบให้สูง ประมาณ 1.7~1.8 T ซึ่งใกล้เคียงกับความหนาแน่นฟลักซ์อิ่มตัว (1.9~2 T) ดังนั้น ในกรณีที่มีแรงดันเกิน จึงง่ายที่จะเกิดการกระตุ้นเกิน นอกจากนี้ เนื่องจากเส้นโค้งการทำให้เป็นแม่เหล็กค่อนข้าง "แข็ง" ในระหว่างการกระตุ้นเกิน เนื่องจากการอิ่มตัวของแกนเหล็ก อิมพีแดนซ์การกระตุ้นจะลดลง และกระแสกระตุ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อความหนาแน่นฟลักซ์ทำงานถึง 1.3~1.4 เท่าของความหนาแน่นฟลักซ์ปกติ กระแสกระตุ้นสามารถถึงระดับกระแสพิกัดได้ ประการที่สอง เนื่องจากกระแสกระตุ้นเป็นคลื่นไม่ไซน์ จึงมีองค์ประกอบฮาร์มอนิกความถี่สูงจำนวนมาก และการสูญเสียกระแสวนของแกนเหล็กและส่วนประกอบโลหะอื่นๆ เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความถี่ ซึ่งสามารถทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปอย่างร้ายแรงในแกนเหล็ก ส่วนประกอบโลหะ และวัสดุฉนวน หากสูงเกินไปเป็นเวลานานอาจทำลายหม้อแปลงไฟฟ้าได้ ดังนั้น หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีด้านแรงดันสูง 500kV ควรติดตั้งระบบป้องกันกระตุ้นเกิน

วัตถุประสงค์ของการติดตั้งระบบป้องกันกระตุ้นเกินของหม้อแปลงไฟฟ้าคือเพื่อตรวจจับการกระตุ้นเกินของหม้อแปลงไฟฟ้า ส่งสัญญาณหรือทำงานเพื่อตัดวงจรทันเวลา เพื่อให้การกระตุ้นเกินของหม้อแปลงไฟฟ้าไม่เกินขีดจำกัดที่อนุญาต และป้องกันไม่ให้หม้อแปลงไฟฟ้าเสียหายเนื่องจากกระตุ้นเกิน

บริษัท คิงรัน ทรานสฟอร์เมอร์ อินสตรูเมนท์ จำกัด

เครื่องทดสอบหม้อแปลงเพิ่มเติมจากคิงรัน