Comment les transformateurs de puissance sont-ils protégés

Pour les transformateurs de puissance avec un enroulement haute tension supérieur à 1000 V, relais de protection contre les types de dommages et modes de fonctionnement anormaux suivants :

1) défauts polyphasés dans les enroulements et leurs bornes,

2) dommages internes (tourner un court-circuit dans les enroulements et "feu d'acier" du circuit magnétique),

3) défauts à la terre monophasés,

4) surintensité dans les enroulements due à des courts-circuits externes,

5) surintensité dans les enroulements due à une surcharge (si possible),

6) baisser le niveau d'huile.

Lors de la réalisation de la protection du transformateur, il est nécessaire de prendre en compte certaines des caractéristiques de son fonctionnement normal: courant magnétisant lorsque le transformateur est sous tension, effet du rapport de transformation et des circuits de connexion des enroulements du transformateur.

Pour la protection contre les défauts polyphasés dans les enroulements et les bornes des transformateurs de capacité 6300 kVA et plus, fonctionnant indépendamment, de capacité 4000 kVA et plus, fonctionnant en parallèle, et de capacité 1000 kVA et plus, si interruption de courant n'offre pas la sensibilité nécessaire, Protection contre les surintensités a une temporisation de plus de 0,5 s et pas de protection gaz, protection différentielle longitudinale avec courants de circulation fonctionnant à sectionneurs transformateur de puissance sans temporisation.

Caractéristiques de la protection différentielle des transformateurs par rapport à la protection différentielle des générateurs, des lignes, etc. est l'inégalité des courants primaires des différents enroulements du transformateur et leur désadaptation dans le cas général en phase.

Pour compenser le déphasage des courants enroulements secondaires des transformateurs de courant, installés à partir de l'étoile du transformateur de puissance sont connectés en triangle, et les enroulements secondaires des transformateurs de courant installés du côté triangle du transformateur de puissance sont connectés en étoile. La compensation de l'inégalité des courants primaires est obtenue par la sélection correcte des rapports de transformation des transformateurs de courant.

Lorsqu'il est impossible de choisir le rapport de transformation des transformateurs de courant de manière à ce que la différence des courants secondaires dans le bras de la protection différentielle soit inférieure à 10 % (puisque les transformateurs de courant ont une valeur standard du rapport de transformation), lorsque assurant la protection, on utilise des relais différentiels de type RNT pour compenser l'inégalité des courants, moins souvent des transformateurs d'égalisation et autotransformateurs.

Si la protection différentielle longitudinale n'est pas prévue (en règle générale, pour les transformateurs à fonctionnement simple d'une capacité inférieure à 6300 kVA et pour les transformateurs à fonctionnement parallèle d'une capacité inférieure à 4000 kVA), alors dans ces cas une interruption de courant sans temporisation couvrant une partie de l'enroulement du transformateur.

La protection différentielle longitudinale est utilisée dans les transformateurs de fonctionnement et de réserve pour les besoins auxiliaires des centrales thermiques ; une panne de courant est autorisée à une puissance de 4000 kVA.

Le schéma le plus simple pour mettre en œuvre une protection différentielle longitudinale consiste à interrompre le courant différentiel, qui est utilisé dans les cas où il répond aux exigences de sensibilité. Si cette condition n'est pas remplie, un relais de type RNT est utilisé en protection différentielle longitudinale.

Le relais RNT a des transformateurs saturés (NT), fournissant une réduction des courants dus aux courants d'appel magnétisants et aux courants de déséquilibre se produisant pendant le processus transitoire à courts-circuits externeset compense l'irrégularité des courants secondaires des transformateurs de courant.

Transformateurs contrôlés par la tension de charge ou transformateurs à plusieurs enroulements avec plusieurs enroulements d'alimentation, lorsqu'en raison de courants de déséquilibre élevés dans le relais lors de courts-circuits externes, la protection avec des transformateurs saturants ne fournit pas la sensibilité requise, une protection différentielle est fournie avec arrêt et installation de Relais de type DZT ou leur remplacement.

La protection est calculée à l'avance pour le cas d'utilisation du relais sans arrêt. S'il s'avère insuffisamment sensible, utiliser un relais avec le nombre minimum de bobines de frein permettant d'obtenir la sensibilité requise. Le courant de fonctionnement de la protection différentielle longitudinale doit être distingué des courants magnétisants et de déséquilibre.

Protection des transformateurs de puissance contre les dommages internes

Pour la protection contre les dommages internes (dommages aux enroulements accompagnés de dégagement de gaz) et contre une baisse du niveau d'huile des transformateurs d'une capacité de 6300 kVA et plus, ainsi que des transformateurs d'une capacité de 1000 — 4000 kVA, qui n'ont pas de différentiel protection ou interruption, et si la protection contre les surintensités a une temporisation de 1 s ou plus, une protection gaz est appliquée avec une action sur le signal au niveau bas et à l'arrêt en cas de formation de gaz intense... L'utilisation de la protection gaz est obligatoire pour transformateurs internes d'une capacité de 630 kVA et plus, indépendamment de la présence d'autres protections à action rapide.

La protection au gaz est installée sur les transformateurs, les autotransformateurs et les réacteurs refroidis à l'huile avec détendeurs et est réalisée à l'aide de relais à flotteur, à palette et à coupelle. La protection au gaz est la seule protection des transformateurs contre le "feu d'acier" du circuit magnétique, qui se produit lorsque l'isolation entre les tôles d'acier se rompt.

La protection au gaz est autorisée pour les signaux de gaz bas et haut sur les transformateurs à protection différentielle ou à déclenchement, sans interrupteurs, et dans un atelier intérieur d'une puissance nominale de 1600 kVA ou moins avec protection contre les courts-circuits côté alimentation.

Protection des transformateurs contre les défauts à la terre monophasés

Pour la protection contre les défauts à la terre monophasés des transformateurs élévateurs d'une capacité de 1000 kVA et plus connectés à des réseaux avec des courants de défaut à la terre élevés, ainsi que des transformateurs abaisseurs avec un neutre mis à la terre, protection homopolaire maximale contre la terre externe des courants de défaut sont fournis, agissant sur la gâchette.

En raison de l'utilisation généralisée de transformateurs 6 - 10 / 0,4 - 0,23 kV avec un schéma de connexion étoile-triangle, avec un neutre fermement mis à la terre du côté 0,4 kV, dans lequel la réactance et la résistance active de la séquence zéro sont égales aux résistances de la séquence positive, les courants de court-circuit monophasés côté 0,4 kV seront égaux aux courants de court-circuit triphasés lors de courts-circuits aux bornes ou à proximité des bornes du transformateur.

A ces courants, la protection de courant maximum installée du côté HT peut fonctionner avec une sensibilité suffisante, et il est permis de ne pas installer de protection dans la partie neutre du transformateur, ne lui laissant que protéger le transformateur avec un schéma de principe de base du transformateur avec une longue canal de bus… Le courant de déclenchement du relais de protection contre les courts-circuits monophasés des transformateurs en court-circuit du côté 0,4 kV (la protection est connectée au transformateur de courant dans le fil de balle dans la partie neutre du transformateur) doit être pour la connexion les bobinages :

où le facteur de fiabilité kn est égal à 1,15-1,25 ; kn est un coefficient tenant compte de la surcharge et égal à 1,3 pour l'huile et 1,4 pour les transformateurs secs en l'absence de données de conception, quel est le coefficient de retour du relais, où est le coefficient de transformation du transformateur de courant, Aznominal t — nominal courant du transformateur de puissance.

Dans les réseaux à faibles courants de terre, une protection contre les défauts à la terre monophasés avec action de déclenchement est installée sur les transformateurs, si une telle protection est disponible dans le réseau.

Protection des transformateurs contre les surintensités dans les enroulements causées par des courts-circuits externes

Pour protéger les transformateurs abaisseurs contre les courants provoqués par des courts-circuits externes, une protection contre les surcharges est assurée sans déclenchement ou avec démarrage à partir du relais à minimum de tension agissant pour ouvrir le disjoncteur. En raison de la faible sensibilité, la protection contre les surintensités sans démarrage à partir du relais à minimum de tension n'est utilisée que sur les transformateurs d'une capacité allant jusqu'à 1000 kVA.

Pour protéger les transformateurs élévateurs des courts-circuits externes. protection maximale contre les surintensités avec relais de déclenchement de tension ou protection contre les surintensités résiduelles.

La protection contre les surintensités de démarrage des relais à minimum de tension pour les transformateurs élévateurs à plusieurs enroulements s'avère assez complexe (en raison de la présence de plusieurs ensembles de relais à minimum de tension) et insuffisamment sensible au courant. Dans ce cas, protection à maximum de courant résiduel... Cette dernière est préconisée pour les transformateurs élévateurs d'une capacité de 1000 kVA et plus avec un neutre solidement relié à la terre.

Si la protection élévatrice de transformateur ne fournit pas la sensibilité requise, des relais de courant avec une protection de générateur appropriée peuvent être utilisés pour protéger les transformateurs.

Dans certains cas, la protection contre les surintensités inverses est utilisée pour protéger les transformateurs de puissance, ce qui se combine facilement avec une protection similaire des générateurs.

Dans les transformateurs à enroulements multiples alimentés de plusieurs côtés, une protection directionnelle est prévue pour assurer la sélectivité.

Pour la protection contre les surcharges de plusieurs transformateurs fonctionnant en parallèle d'une capacité de 400 kVA et plus, ainsi qu'en cas de fonctionnement séparé et de présence d'un inverseur de source automatique, une protection monophasée à maximum de courant agissant sur le signal est prévue.

Dans les sous-stations sans surveillance, une protection avec effet de déchargement automatique ou de déclenchement du transformateur peut être effectuée.