Zwarcia w sieciach nN.

Transformator jest bardzo ważnym

urządzeniem w energetyce, od niego

zależy bowiem głównie niezawodność

dostaw energii. Energia elektryczna

docierająca do odbiorcy średnio jest

pięciokrotnie transformowana.

Wszelkie stany awaryjne transformatora

mają wpływ na jakość dostarczanej

energii. Są przypadki, że z winy

transformatora duże obszary kraju nie

mają dostępu do energii elektrycznej.

Transformatory są elementami o małej

awaryjności. Statystyki wykazują, że ich

uszkodzenia liczone dla 100

transformatorów zdarzają się przeciętnie

2 razy w roku. Dane dotyczące

skandynawskiego systemu NORDEL za

lata 1981-1990,nie odbiegające zresztą

od międzynarodowych statystyk

publikowanych przez CIGRE, wykazują, że

awaryjność wzrasta wraz z poziomem

napięcia znamionowego górnej strony

transformatora, ale jest niewielka.

Statystyki amerykańskiej IEEE, biorące pod
uwagę około 1000 uszkodzeń
transformatorów, jakie wystąpiły w latach
1975-1985, podają następujący procentowy
rozkład rodzajów uszkodzeń :

-uszkodzenia uzwojeń - 51%,
-uszkodzenia przełączników zaczepów - 19%,
-uszkodzenia izolatorów przepustowych - 9%,
-uszkodzenia przewodów wyjściowych - 6%,
-uszkodzenia rdzeni - 2%,
-inne uszkodzenia (kadzi, obieg oleju itp.)
-13%.

Uszkodzenia mechaniczne wywoływane są

najczęściej przez :

- brak lub niepełne przeglądy okresowe
- zużycie się elementów
- warunki środowiskowe
- czynnik ludzki

Zapobiegnięcie im jest bardzo proste.

Wystarczy z odpowiednią dokładnością oraz

w odpowiednim czasie dokonywać

okresowych przeglądów, konserwacji oraz

napraw.

Uszkodzenia wywołane przez

przepływający prąd oraz przez wysoką

temperaturę są bardzo kosztowne i

niejednokrotnie konieczna jest wymiana

całego transformatora.

Rodzaje zabezpieczeń transformatorów

zestawiono w tabeli, Są one zróżnicowane

w zależności od mocy transformatora i

jego górnego napięcia.

Zabezpieczenie różnicowo prądowe

Działa na wyłączenie wszystkie wyłączników

łączących transformator z siecią zasilającą i

odbiorczą, zwłoka czasowa od 0,5 do 0,6s mierzy

prąd po obydwu stronach transformatora. W

przypadku zwarcia wewnątrz transformatora

prądy te znacznie różnią się od siebie co

powoduje zadziałanie zabezpieczenia.

Zabezpieczenie od zwarć zewnętrznych

jest zabezpieczeniem rezerwowym dla linii

wychodzących z transformatora. Stosuje się do
tego celu przekaźniki nadprądowe zwłoczne

lub odległościowe w jednostkach o napięciu

górnym 220 kV i 400 kV

Zabezpieczenie gazowo - przepływowe

Umieszcza się w połączeniu kadzi

transformatora z konserwatorem

1 -pływak

2 - płytka przepływowa

3 - łącznik rtęciowy

4-zawór odpowietrzający

5 -zawór spustowy

W – wyłączenie

S - sygnalizacja

Przekaźnik ten działa bądź w przypadku
uszkodzeń izolacji uzwojeń powodujących

gazowanie oleju bądź gdy poziom oleju

obniży się na skutek nieszczelności kadzi.

Przy mniejszych uszkodzeniach przekaźnik

uruchamia sygnalizację, przy większych

wyłącza transformator z pracy. Przekaźnik

charakteryzuje się sięgającym nawet do 50%

odsetkiem nieprawidłowych zadziałań.

Autotransformatory i transformatory o napięciu

górnym 400 kV, 220 kV, powinny mieć dwa

komplety zabezpieczeń podstawowych,

rezerwujących się wzajemnie,

transformatory o napięciu górnym <= 110 kV -

jeden komplet.

Czujniki temperatury

O ile bezpieczniki topikowe lub wyłączniki chronią, przed skutkami

przeciążeń i zwarć, to istnieje szereg czynników nieelektrycznych,

które mogą doprowadzić do przegrzania i uszkodzenia izolacji. Z

tego powodu dodatkowo umieszcza się w uzwojeniach czujniki

temperatury zależnie od aplikacji i potrzeb użytkownika.

Mogą być zastosowane czujniki wykonane jako:

• rezystancyjne (typu Pt),
• półprzewodnikowe (np. pozystory PTC),
• miniaturowe wyłączniki bimetalowe : NO – (normalnie otwarte) lub NC –

(normalnie zamknięte).

Umieszcza się je wewnątrz uzwojenia. Niektóre zastosowania np.
górnicze lub medyczne wymagają zamontowania nawet dwóch
rodzajów czujników w jednym uzwojeniu.
Przykład: za pomocą czujnika typu Pt100 realizowany jest ciągły
monitoring temperatury uzwojeń, a dodatkowo zamontowany
wyłącznik bimetalowy NO lub NC sygnalizuje przekroczenie
temperatury dopuszczalnej.

Zabezpieczenia transformatora 110 kV/SN, 16

MVA

1 - zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne

od zwarć zewnętrznych (w 3 fazach)

2 - od przeciążeń (w 1 fazie)

3 - różnicowe stabilizowane od

zwarć wewnętrznych

4 gazowe i gazowo przepływowe

przełącznika zaczepów transformatora

5 - temperaturowe dwustopniowe

, W

– wyłączniki

SO - sygnalizacja ostrzegawcza

W wyłączenie (W

, W

)

ODR-2W - Ostatnia Deska

Ratunku

Obecnie wszystkie stacje wysokich napięć i

prawie wszystkie stacje transformatorowe

średnich napięć wyposażone są w

nowoczesne zabezpieczenia elektroniczne

rezerwowego zabezpieczania

transformatorów

Nastawialne wartości prądu rozruchowego i

opóźnienia zadziałania pozwalają na

selektywne nastawienie przekaźnika

zapewniające właściwe rezerwowanie

zabezpieczeń linii odpływowych SN, szyn

zbiorczych SN i transformatora

zasilającego 110 kV/SN.

Przekaźnik nadmiarowo – prądowy, typu ODR-2WA, zasilany jest

z zewnętrznych przekładników prądowych. Po przekroczeniu
przez prąd wartości rozruchowej przekaźnika rozpoczyna się

gromadzenie energii w dwóch zasobnikach kondensatorowych.

Z chwilą naładowania zasobników do wymaganego poziomu

napięcia następuje galwaniczne rozdzielanie obu zasobników, a

po upływie nastawionego czasu zasobniki zostają dołączone do

cewek wyłączających wyłączników. Prawidłowe działanie nie

jest uzależnione od zasilania napięciem pomocniczym, tym

samym przekaźnik ODR-2WA spowoduje prawidłowe wyłączenie

zabezpieczanego transformatora - także w przypadku gdy na

skutek zaniku pomocniczego napięcia stałego zawiodą

podstawowe zabezpieczenia transformatora i linii odpływowych

SN. Przekaźnik nadmiarowo – prądowy, typu ODR-2WA, jest

urządzeniem elektronicznym. Przekaźnik składa się z zespołu

transformatorów wejściowych, zespołu zasobników

kondensatorowych i zespołu pomiarowo – wykonawczego

zawierającego: układ rozruchowo – opóźniający, obwód kontroli

stanu zasobników energii i ograniczenia napięcia oraz elementy

wykonawcze.

Stosowanie bardzo szybkich

urządzeń do odłączania

obwodów zwartych

Należą tu szybki bezpieczniki i ograniczniki mocy

zwarciowej. Przerywają prąd zwarciowy w czasie

krótszym niż 1/4 okresu, nie dopuszczając do

przepływu maksymalnego prądu zwarciowego. W

Polsce w sieciach średnich i niskich napięć do

przerywania niedużych prądów zwarciowych stosuje

się bezpieczniki. Do przerywania dużych prądów

zwarciowych (do 40kA) w sieciach średnich napięć

stosuje się ograniczniki, w których najczęściej

przerwanie głównego toru prądowego następuje

dzięki wybuchowi ładunku pobudzonego przez układ

elektroniczny mierzący szybkość narastania prądu.

Zabezpieczeniem

transformatorów przed ich

przegrzaniem (wywołanym

przez przeciążenia jak i

zwarcia) są najczęściej

bezpieczniki topikowe.

Przy doborze wkładki topikowej jej istotnymi

parametrami jest prąd i rodzaj charakterystyki

czasowo-prądowej. Prąd znamionowy wkładki

topikowej po stronie pierwotnej, należy dobrać

bliski prądowi znamionowemu uzwojenia

pierwotnego transformatora i równy górnej

wartości najbliższej, znormalizowanej wkładki.

Istotnym parametrem transformatora

decydującym o doborze charakterystyki

czasowo-prądowej wkładki jest prąd

załączenia.Prąd załączenia transformatora

może osiągać wartość 20÷40 razy większą od

wartości znamionowej.

Document Outline