- 다양한 유형의 변압기를위한 변압기 보호
- 일반적인 유형의 변압기 보호
- 변압기의 과열 보호
- 변압기의 과전류 보호
- 변압기의 차동 보호
- 제한된 접지 오류 보호
- Buchholz (가스 감지) 릴레이
- 과잉 유동 보호
변압기는 모든 배전 시스템에서 가장 중요하고 값 비싼 구성 요소 중 하나입니다. 일반적으로 오일에 흠뻑 적신 밀폐 된 정적 장치이므로 발생하는 오류가 제한됩니다. 그러나 드문 결함의 영향은 변압기에 매우 위험 할 수 있으며 변압기의 수리 및 교체에 대한 긴 리드 타임은 상황을 더욱 악화시킵니다. 따라서 전력 변압기 보호 는 매우 중요합니다.
변압기에서 발생하는 고장은 주로 외부 고장과 내부 고장의 두 가지 유형으로 나뉘어 변압기에 대한 위험을 방지하기 위해 가능한 한 최단 시간 내에 복잡한 릴레이 시스템을 통해 외부 고장을 제거합니다. 내부 결함은 주로 센서 및 측정 시스템에 기반합니다. 기사에서 이러한 프로세스에 대해 자세히 설명합니다. 거기에 가기 전에 많은 유형의 변압기가 있음을 이해하는 것이 중요 하며이 기사에서는 주로 배전 시스템에 사용되는 전력 변압기에 대해 논의 할 것입니다. 변압기의 기본 사항을 이해하기 위해 변압기의 작동에 대해 배울 수도 있습니다.
과 여자 보호 및 온도 기반 보호와 같은 기본 보호 기능은 결국 고장 상태로 이어지는 조건을 인식 할 수 있지만 릴레이 및 변류기에서 제공하는 완전한 변압기 보호는 중요한 애플리케이션의 변압기에 적합합니다.
따라서이 기사에서는 변압기 를 치명적인 오류로부터 보호하는 데 사용되는 가장 일반적인 원칙에 대해 설명합니다.
다양한 유형의 변압기를위한 변압기 보호
전력 변압기에 사용되는 보호 시스템은 변압기의 범주에 따라 다릅니다. 아래 표는
범주 | 변압기 등급-KVA | |
1 상 | 3 상 | |
나는 | 5 ~ 500 | 15 ~ 500 |
II | 501 ~ 1667 | 501 ~ 5000 |
III | 1668-10,000 | 5001-30,000 |
IV | > 10,000 | > 30,000 |
- 500KVA 범위의 변압기는 (범주 I 및 II)에 해당하므로 퓨즈를 사용하여 보호되지만 최대 1000kVA (11kV 및 33kV 용 배전 변압기)의 변압기를 보호하기 위해 보통 고압 회로 차단기가 사용됩니다.
- (카테고리 III 및 IV)에 해당하는 10 MVA 이상의 변압기의 경우 차동 릴레이를 사용하여 보호해야했습니다.
또한 Buchholtz 릴레이와 같은 기계식 릴레이 및 급격한 압력 릴레이 는 변압기 보호를 위해 널리 적용됩니다. 이러한 릴레이 외에도 열 과부하 보호 기능이 종종 결함을 감지하는 대신 변압기의 수명을 연장하기 위해 구현됩니다.
일반적인 유형의 변압기 보호
- 과열 보호
- 과전류 보호
- 변압기의 차동 보호
- 접지 오류 보호 (제한됨)
- Buchholz (가스 감지) 릴레이
- 과잉 유동 보호
변압기의 과열 보호
과부하 및 단락 상태로 인해 변압기가 과열됩니다. 허용 과부하 및 해당 지속 시간은 변압기 유형과 변압기에 사용되는 절연 등급에 따라 다릅니다.
더 높은 부하는 매우 긴 시간 동안 유지 될 수 있으며 , 가정 된 최대 온도 이상의 온도 상승 으로 인해 절연체가 손상 될 수 있습니다 . 오일 냉각 변압기의 온도는 95 * C 일 때 최대로 간주되어 변압기의 기대 수명이 감소하고 전선의 절연에 해로운 영향을 미칩니다. 이것이 과열 보호가 필수적인 이유입니다.
대형 변압기가 오일 또는 권선 측정 온도 검출 장치, 오일 또는 권선 번이 언급되며, 통상적으로 측정하는 방법에는 두 가지가있다 온도를 핫 스폿 측정 이라 제와 상부 오일 측정 화상 보여주는 아래 전형적인 Reinhausen의 온도 제어 상자가있는 온도계는 액체 절연 보수 유형 변압기의 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
상자에는 변압기 의 온도 (검은 색 바늘) 를 나타내는 다이얼 게이지 가 있고 빨간색 바늘은 경보 설정 점을 나타냅니다 . 검은 색 바늘이 빨간색 바늘을 넘어 서면 장치가 알람을 활성화합니다.
아래를 내려다 보면 장치가 경보 또는 트립 으로 작동하도록 구성 하거나 펌프 또는 냉각 팬 을 시작 또는 중지 하는 데 사용할 수있는 4 개의 화살표를 볼 수 있습니다.
그림에서 볼 수 있듯이 온도계 는 코어와 권선 위의 변압기 탱크 상단에 장착되어 있습니다.. 이 온도를 최고 오일 온도라고합니다. 이 온도는 변압기 코어의 핫스팟 온도 의 추정치를 제공합니다. 오늘날의 광섬유 케이블 은 변압기의 온도를 정확하게 측정하기 위해 저전압 권선 내에서 사용됩니다. 이것이 과열 보호가 구현되는 방법입니다.
변압기의 과전류 보호
과전류 보호 시스템은 가장 초기에 개발 된 보호 시스템 중 하나이며 등급별 과전류 시스템은 과전류 상태를 방지하기 위해 개발되었습니다. 전원 분배기는이 방법을 사용하여 IDMT 릴레이의 도움으로 오류를 감지합니다. 즉, 다음을 갖는 릴레이입니다.
- 역 특성 및
- 최소 작동 시간.
IDMT 릴레이의 기능이 제한됩니다. 이러한 종류의 릴레이는 최대 정격 전류의 150 % ~ 200 %로 설정해야합니다. 그렇지 않으면 릴레이가 비상 과부하 상태에서 작동합니다. 따라서 이러한 릴레이는 변압기 탱크 내부의 오류에 대해 사소한 보호를 제공합니다.
변압기의 차동 보호
백분율 바이어스 전류 차동 보호는 전력 변압기 를 보호 하는 데 사용되며 최상의 전체 보호를 제공하는 가장 일반적인 변압기 보호 체계 중 하나입니다. 이러한 유형의 보호는 2 MVA를 초과하는 정격 변압기에 사용됩니다.
변압기는 한쪽에 별 모양으로 연결되고 다른쪽에는 델타가 연결되어 있습니다. 스타 측의 CT는 델타 연결이고 델타 연결 측의 CT는 스타 연결입니다. 두 변압기의 중성선은 접지되어 있습니다.
변압기에는 두 개의 코일이 있는데, 하나는 작동 코일 이고 다른 하나는 구속 코일 입니다. 이름에서 알 수 있듯이 구속 코일은 구속력을 생성하는 데 사용되며 작동 코일은 작동력을 생성하는 데 사용됩니다. 구속 코일은 변류기의 2 차 권선에 연결되고 작동 코일은 CT의 등전위 지점 사이에 연결됩니다.
변압기 차동 보호 작동:
일반적으로 작동 코일은 전력 변압기의 양쪽에서 전류가 일치하기 때문에 전류를 전달하지 않으며, 권선에 내부 오류가 발생하면 균형이 변경되고 차동 릴레이 의 작동 코일이 양측 사이에서 차동 전류를 생성하기 시작합니다. 변압기의. 따라서 릴레이는 회로 차단기를 트립하고 주 변압기를 보호합니다.
제한된 접지 오류 보호
변압기 부싱에 오류가 발생하면 매우 높은 오류 전류가 흐를 수 있습니다. 이 경우 가능한 한 빨리 오류를 제거해야합니다. 특정 보호 장치의 도달 범위는 변압기 영역으로 만 제한되어야합니다. 즉, 다른 위치에서 접지 오류가 발생하면 해당 영역에 할당 된 릴레이가 트리거되고 다른 릴레이는 동일하게 유지되어야합니다. 그래서 릴레이가 제한된 지락 보호 릴레이 라고 불리는 이유 입니다.
위 그림에서 보호 장비 는 변압기의 보호 된쪽에 있습니다. 이것이 1 차측이라고 가정하고 변압기의 2 차측에 지락이 있다고 가정 해 봅시다. 이제 지락으로 인해 지락에 결함이 있으면 제로 시퀀스 구성 요소 가 거기에 있고 2 차 측에서만 순환합니다. 그리고 변압기의 1 차측에는 반영되지 않습니다.
이 계전기는 세 단계로 구성되어 있으며 오류가 발생하면 양극 시퀀스 구성 요소, 음극 시퀀스 구성 요소 및 제로 시퀀스 구성 요소의 세 가지 구성 요소가 있습니다. 포지티브 스팽글 구성 요소가 120 *만큼 변위되기 때문에 언제든지 모든 전류의 합이 보호 계전기를 통해 흐릅니다. 따라서 전류의 합계는 120 *만큼 변위되므로 0이됩니다. 음의 시퀀스 구성 요소의 경우도 마찬가지입니다.
이제 오류 조건이 발생한다고 가정 해 보겠습니다. 이 오류는 제로 시퀀스 구성 요소가 있고 전류가 보호 계전기를 통해 흐르기 시작하므로 CT에 의해 감지되며,이 경우 계전기가 트립되어 변압기를 보호합니다.
Buchholz (가스 감지) 릴레이
위의 사진은 Buchholz 릴레이를 보여줍니다. Buchholtz 릴레이 고장 변압기 내에서 발생하는 경우는 플로트 스위치의 도움으로 분해 가스를 검출 메인 변압기 컨서 베이터 유닛과 탱크 사이에 장착되어있다.
자세히 살펴보면 화살표를 볼 수 있습니다. 가스는 메인 탱크에서 콘서 베이터 탱크로 흘러 나옵니다. 일반적으로 변압기 자체에는 가스가 없어야합니다. 대부분의 가스를 용존 가스라고하며 고장 상태에 따라 9 가지 종류의 가스를 생성 할 수 있습니다. 이 릴레이의 상단에는 두 개의 밸브가 있습니다.이 밸브는 가스 축적을 줄이는 데 사용되며 가스 샘플을 꺼내는데도 사용됩니다.
오류 상태가 발생하면 권선 사이 또는 권선과 코어 사이에 스파크가 발생합니다. 권선의 이러한 작은 전기 방전은 절연유를 가열하고 오일이 분해되어 가스를 생성하고 고장의 심각성이 어떤 유리가 생성되는지 감지합니다.
큰 에너지 방전은 아세틸렌을 생성하며 아시다시피 아세틸렌은 생성되는 데 많은 에너지가 필요합니다. 그리고 모든 유형의 결함이 가스를 생성한다는 것을 항상 기억해야합니다. 가스의 양을 분석하여 결함의 심각도를 찾을 수 있습니다.
Buchholz (가스 감지) 계전기는 어떻게 작동합니까?
이미지에서 볼 수 있듯이 두 개의 플로트가 있습니다. 상단 플로트와 하단 플로트, 하단 플로트를 아래로 밀어내는 배플 플레이트도 있습니다.
큰 전기적 결함이 발생하면 가스가 파이프를 통해 흐르는 것보다 많은 가스를 생성하여 배플 플레이트를 이동시키고 하부 플로트를 아래로 강제합니다. 이제 조합이 생겼습니다. 배플 판이 기울어 져 있습니다. 이 조합은 대규모 오류가 발생했음을 나타냅니다. 변압기를 차단하고 경보도 생성합니다. 아래 이미지는 정확히 보여줍니다.
그러나 이것이이 릴레이가 유용 할 수있는 유일한 시나리오는 아닙니다. 변압기 내부에서 약간의 아크 킹 이 발생하고이 방주가 소량의 가스를 생성하고이 가스가 릴레이 내부에 압력을 생성하고 상부 플로트가 아래로 내려가 내부의 오일을 교체합니다. 이제 릴레이가이 상황에서 경보를 생성하고, 상부 플로트가 아래로 내려 가고, 하부 플로트가 변경되지 않고,이 구성이 감지되면 배플 플레이트가 변경되지 않습니다. 느린 가스 축적. 아래 이미지는 정확히 보여줍니다.
이제 우리는 결함이 있음을 알고 있으며 릴레이 위의 밸브를 사용하여 일부 가스를 배출하고 가스를 분석하여 가스 축적의 정확한 원인을 알아낼 것입니다.
이 릴레이는 변압기 섀시의 누출로 인해 절연유 레벨이 떨어지는 조건을 감지 할 수 있습니다.이 상태에서 상부 플로트가 떨어지고 하부 플로트가 떨어지고 배플 플레이트가 같은 위치에 유지됩니다. 이 상태에서 우리는 다른 경보를 얻습니다. 아래 이미지는 작동을 보여줍니다.
이 세 가지 방법으로 Buchholz 릴레이는 오류를 감지합니다.
과잉 유동 보호
변압기는 고정 된 자속 수준에서 작동하도록 설계되어 해당 자속 수준을 초과하고 코어가 포화되고, 코어의 포화는 코어에서 가열을 일으켜 변압기의 다른 부분을 빠르게 따라 가며 구성 요소의 과열로 이어집니다. 변압기 코어를 보호하므로 자속 보호가 필요합니다. 과전압 또는 시스템 주파수 감소로 인해 과잉 플럭스 상황이 발생할 수 있습니다.
변압기를 과도 유동으로부터 보호하기 위해 과도 유동 릴레이 가 사용됩니다. 오버 플럭 싱 릴레이는 전압 / 주파수 비율을 측정하여 코어의 자속 밀도를 계산합니다. 전력 시스템의 과도 상태로 인한 전압의 급격한 증가는 과도 자속을 유발할 수 있지만 과도 전류는 빠르게 감소하므로 변압기의 순간적인 트립은 바람직하지 않습니다.
자속 밀도는 전압 대 주파수 (V / f) 의 비율에 정비례하며, 이 비율의 값이 1보다 커지면 기기가 비율을 감지해야합니다. 이는 전압을 측정하는 마이크로 컨트롤러 기반 릴레이에 의해 수행됩니다. 실시간으로 주파수를 계산 한 다음 속도를 계산하고 미리 계산 된 값과 비교합니다. 릴레이는 반 한정 최소 시간 (IDMT 특성)으로 프로그래밍됩니다. 그러나 필요한 경우 수동으로 설정할 수 있습니다. 이러한 방식으로 과잉 유동 보호를 손상시키지 않고 목적을 달성 할 수 있습니다. 이제 변압기의 트립이 과도하게 흐르는 것을 방지하는 것이 얼마나 중요한지 알 수 있습니다.
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