Transformatör koruma yöntemi ve koruma kapsamı

Genellikle kullanılan transformatör koruma yöntemleri

Transformatörün anormal çalışma koşulları başlıca aşırı yük, dış kısa devre nedeniyle oluşan aşırı akım, dış toprak kısa devresinden kaynaklanan nötr nokta aşırı gerilimi, yağ tankındaki sızıntı sebebiyle yağ seviyesinin düşmesi veya soğutma sistemindeki arıza nedeniyle sıcaklık artışı vb. durumları içerir. Ayrıca, büyük kapasiteli transformatörler, yüksek nominal çalışma manyetik akı yoğunluğuna sahip olduklarından ve bu gerilim-frekans oranıyla orantılı olduğundan, aşırı gerilim veya düşük frekans altında çalıştıklarında transformatörün aşırı uyarma arızalarına yol açabilir. Yukarıdaki durumlar göz önünde bulundurularak, büyük transformatörler genellikle aşağıdaki koruma yöntemlerini benimser:

1. Gaz koruması: Transformatörün iç kısa devrelerini ve yağ seviyesi düşüş arızalarını korur.

2. Diferansiyel koruma, akım hızlı kesme koruması: Transformatör sargılarının veya bağlantı kablolarının fazlar arası kısa devrelerini, büyük toprak akımı sistemlerindeki toprak kısa devrelerini ve sargıların dönüşler arası kısa devrelerini korur.

3. Aşırı akım koruması: Dış fazlar arası kısa devreleri korur ve gaz koruması ile diferansiyel korumanın (veya akım hızlı kesme korumasının) yedek koruması olarak görev yapar.

4. Sıfır bileşen akım koruması: Büyük toprak akımı sistemlerindeki dış tek fazlı toprak kısa devrelerini korur.

5. Aşırı yük koruması: Simetrik aşırı yükleri korur, yalnızca sinyal verir.

6. Aşırı uyarma koruması: Koruma transformatörünün aşırı uyarmasının izin verilen sınırı aşmamasını sağlar.

Transformatörler genellikle kullanılan koruma yöntemi 1: gaz koruması

Transformatör gaz koruması, transformatör tankı içindeki çeşitli arızalara ve yağ seviyesi düşüşlerine tepki verir. 0.8MVA ve üzeri yağa batırılmış transformatörler ile atölyelerdeki 0.4MVA ve üzeri yağa batırılmış transformatörler gaz koruması ile donatılmalıdır. Yağ tankındaki arıza hafif gaz ürettiğinde veya yağ seviyesi düştüğünde, sinyal anında tetiklenmelidir; büyük miktarda gaz üretildiğinde ise transformatörün her iki tarafındaki devre kesici tetiklenmelidir. Yük ayarlamalı yağa batırılmış transformatörlerin basınç düzenleme cihazları da gaz koruması ile donatılmalıdır.

Transformatörlerin genellikle benimsediği koruma yöntemi 2: boyuna diferansiyel koruma veya akım hızlı kesme koruması

Transformatör bağlantı kabloları, buşingler ve iç kısa devre arızalarına karşı boyuna diferansiyel koruma veya akım hızlı kesme koruması kullanılır. Koruma anında devreye girerek transformatörün her iki tarafındaki devre kesicileri açar.

1. 6.3MVA altı fabrika transformatörleri ve paralel çalışan transformatörler ile 10MVA altı fabrika yedek transformatörleri ve bağımsız çalışan transformatörler için, yedek koruma süresi 0.5 saniyeden fazla olduğunda akım hızlı kesme koruması kurulmalıdır.

2. 6.3MVA ve üzeri fabrika çalışma transformatörleri ve paralel çalışan transformatörler, 10MVA ve üzeri fabrika yedek transformatörleri ve bağımsız çalışan transformatörler ile akım hızlı kesme koruması hassasiyeti gereksinimleri karşılamayan 2MVA ve üzeri transformatörler için boyuna diferansiyel koruma kurulmalıdır.

3. Yüksek gerilim tarafı gerilimi 330kV ve üzeri olan transformatörler için çift boyuna diferansiyel koruma kurulabilir.

4. Jeneratör-transformatör grupları için, jeneratör ile transformatör arasında devre kesici bulunduğunda, jeneratöre ayrı bir boyuna diferansiyel koruma kurulur. Jeneratör ile transformatör arasında devre kesici bulunmadığında, 100MVA ve altı jeneratör ve transformatör grupları ortak boyuna diferansiyel koruma paylaşır; 100MVA üzeri jeneratörler için ise jeneratör ve transformatörün ortak boyuna diferansiyel korumasına ek olarak jeneratöre ayrı bir boyuna diferansiyel koruma kurulmalıdır. 200~300MVA jeneratör-transformatör grupları için transformatöre ayrı bir boyuna diferansiyel koruma eklenebilir, yani çift hızlı koruma uygulanabilir.

Transformatörün dış fazlar arası kısa devrelerine tepki vermek ve gaz koruması ile boyuna diferansiyel koruma (veya akım hızlı kesme koruması) için yedek aşırı akım koruması, düşük gerilim başlatmalı aşırı akım koruması, bileşik gerilim başlatmalı aşırı akım koruması, negatif sıralı akım koruması ve empedans koruması kullanılır. Koruma eylemi sonrasında, zaman sınırlı olarak devre kesiciyi tetiklemelidir.

Transformatörlerde genel olarak kullanılan koruma yöntemi 3: Aşırı akım koruması

1. Alçaltıcı transformatörlerde aşırı akım koruması kullanılmalıdır.

2. Bileşik gerilim başlatmalı aşırı akım koruması, yükseltici transformatörler, sistem bağlantı transformatörleri ve aşırı akım koruması hassasiyet gereksinimlerini karşılamayan alçaltıcı transformatörler için uygundur.

3. Negatif sıralı akım ve tek fazlı düşük gerilim başlatmalı aşırı akım koruması, 63MVA ve üzeri yükseltici transformatörlerde kullanılabilir.

4. Yukarıdaki 2 ve 3 numaralı korumalar hassasiyet ve seçicilik gereksinimlerini karşılayamadığında, empedans koruması kullanılabilir.

Transformatörlerde yaygın olarak kullanılan koruma yöntemi 4: Sıfır sıralı akım koruması

Büyük topraklama akımlı sistemlerde transformatörlerin harici toprak kısa devreleri için sıfır sıralı akım koruması. 110kV ve üzeri büyük topraklama akımlı sistemlerde, transformatörün nötr noktası topraklanabiliyorsa, her iki veya üç taraflı güç kaynağının yükseltici veya alçaltıcı transformatörü için sıfır sıralı akım koruması kurulmalıdır; bu, transformatörün ana korumasının yedek koruması ve komşu elemanların yedek koruması olarak hizmet eder.

Sıfır sıralı akım koruması nedir

Topraklama sırasında oluşan sıfır sıralı akımı kullanarak korumanın devreye girmesini sağlayan cihaza sıfır sıralı akım koruması denir. Topraklama koruması sağlamak için kablo hatlarında özel sıfır sıralı akım transformatörleri kullanılır. Sıfır sıralı akım transformatörü topraklanmış üç damarlı kablo üzerine yerleştirilir ve akım rölesi transformatörün sekonder bobinine bağlanır. Normal çalışma veya toprak arızası olmadığında, kablonun üç fazlı akımının vektörel toplamı sıfıra eşit olduğundan, sıfır sıralı transformatörün sekonder bobinindeki akım da sıfırdır (sadece küçük bir dengesiz akım vardır), bu nedenle akım rölesi çalışmaz. Toprak arızası meydana geldiğinde, sıfır sıralı transformatörün sekonder bobininde büyük bir akım ortaya çıkar ve akım rölesi sinyal göndererek veya arızayı gidererek devreye girer.

Trafo için yaygın kullanılan koruma yöntemi 5: Aşırı yük koruması

Reaktif trafoların simetrik aşırı yükleri için aşırı yük koruması.

400kVA ve üzeri trafolar için, paralel veya tek başına çalıştırıldığında ve diğer yükler için yedek güç kaynağı olarak kullanıldığında olası aşırı yüke göre aşırı yük koruması kurulmalıdır. Oto trafoları ve çok sargılı trafolar için koruma cihazı, ortak sargı ve her bir tarafın aşırı yük koşullarına yanıt verebilmelidir. Trafonun aşırı yük akımı çoğu durumda üç fazlı simetriktir, bu nedenle aşırı yük korumasının yalnızca bir faz akımına bağlanması yeterlidir, akım rölesi ile uygulanır ve sinyale belirli bir gecikme uygulanır. Korumanın hangi tarafta kurulacağı seçilirken, trafonun tüm taraflarındaki sargıların aşırı yüklenmesini yansıtması göz önünde bulundurulur. Düzenli nöbet personeli bulunmayan trafo merkezlerinde, aşırı yük koruması gerektiğinde devreyi açarak veya yükün bir kısmını keserek etki edebilir.

Trafo koruma yöntemi 6: Aşırı uyarma koruması

Trafo aşırı uyarması için aşırı uyarma koruması.

Büyük ölçekli trafoların mevcut tasarımında, malzeme tasarrufu sağlamak, inşaat maliyetlerini düşürmek ve taşıma ağırlığını azaltmak için nüvenin nominal çalışma manyetik akı yoğunluğu yüksek, yaklaşık 1.7~1.8 T olacak şekilde tasarlanır, bu da doyma manyetik yoğunluğuna (1.9~2 T) yakındır. Bu nedenle aşırı gerilim durumunda aşırı uyarma oluşması kolaydır. Ayrıca, mıknatıslanma eğrisi nispeten "sert" olduğu için, aşırı uyarma sırasında nüvenin doyması nedeniyle uyarma empedansı düşer ve uyarma akımı hızla artar. Çalışma akı yoğunluğu normal akı yoğunluğunun 1.3~1.4 katına ulaştığında, uyarma akımı nominal akım seviyesine ulaşabilir. İkinci olarak, uyarma akımı sinüzoidal olmayan bir dalga olduğu için birçok yüksek harmonik bileşen içerir ve nüve ile diğer metal bileşenlerin girdap akımı kayıpları frekansın karesiyle orantılıdır, bu da nüvenin, metal bileşenlerin ve yalıtım malzemelerinin ciddi şekilde aşırı ısınmasına neden olabilir. Çok uzun süre yüksek kalırsa trafoya zarar verebilir. Bu nedenle, yüksek gerilim tarafı 500kV olan trafolara aşırı uyarma koruması kurulmalıdır.

Trafo aşırı uyarma korumasının kurulma amacı, trafonun aşırı uyarmasını tespit etmek, sinyal göndermek veya zamanında devre kesiciyi harekete geçirmektir, böylece trafonun aşırı uyarması izin verilen sınırı aşmaz ve trafonun aşırı uyarma nedeniyle hasar görmesi önlenir.

Kingrun Trafo Cihazları Şirketi Ltd.

Kingrun'dan Daha Fazla Trafo Test Cihazı