La protección de la cantidad no eléctrica de un transformador es una protección que opera o envía una señal en respuesta a fallas reflejadas por cantidades no eléctricas para garantizar la operación segura y confiable del transformador. En términos generales, el criterio de esta protección no es una cantidad eléctrica sino una cantidad no eléctrica. La protección de la cantidad no eléctrica de un transformador incluye la protección del gas del transformador, la protección de la temperatura del aceite, la protección del nivel de aceite, la protección de la temperatura de devanado, la protección de alivio de presión, la protección contra la falla del dispositivo de enfriamiento, etc.
I. Protección de gas
La protección del gas es la principal protección de un transformador de petróleo. Esto se debe a que la protección de la cantidad eléctrica del transformador (protección diferencial, protección actual de descanso rápido, protección de secuencia cero, etc.) no es sensible a las fallas internas del transformador. Esto se debe principalmente a que las fallas internas generalmente comienzan desde cortocircuitos entre giros. Aunque la corriente de falla dentro de los giros cortocircuitados es muy grande, la corriente reflejada en la línea no es grande. Solo cuando la falla se convierte en un cortocircuito múltiple o un cortocircuito de tierra puede cortar el dispositivo de protección de la fuente de alimentación, y en este momento, la gravedad de la falla se ha ampliado. Por lo tanto, la protección de la cantidad eléctrica no se puede utilizar como protección principal para las fallas internas del transformador.
El conservador de aceite redondo instalado en el transformador es la almohada de aceite del transformador. La almohada de aceite es un dispositivo de almacenamiento de aceite utilizado para el transformador. Cuando el volumen del aceite transformador se expande o contrae el cambio de la temperatura del aceite, la almohada de aceite juega el papel de almacenar y reponer el aceite, asegurando que el tanque de aceite esté lleno de aceite. Con la instalación de la almohada de aceite, la superficie de contacto entre el transformador y el aire se reduce considerablemente, y la humedad, el polvo y la tierra de aceite oxidado absorbida del aire se asientan en el sedimento en la parte inferior de la almohada de aceite, lo que ralentiza mucho la velocidad de deterioro del aceite del transformador. El relé de gas corporal principal se instala en la tubería entre el tanque de aceite y la almohada de aceite del transformador. Cuando una falla dentro del transformador hace que el aceite se descomponga y genere gas o hace que el aceite aumente el flujo, los contactos del relé de gas actuarán, conectarán el circuito de control especificado y enviarán una alarma de señal en el tiempo (gas ligero) o comenzarán el mecanismo de operación para cortar automáticamente el transformador (gas pesado). En pocas palabras, es una caja de recolección de gas y un deflector.
Figura 1 - Estructura del relé de gas de doble flotación
Figura 2 - apariencia del relé de gas de doble flotación
La protección del gas no solo puede reflejar varias fallas internas en el tanque de aceite del transformador, sino también reflejar los circuitos cortos no graves que la protección diferencial no puede detectar, así como las fallas del núcleo de hierro que cualquier relé no puede detectar y la entrada del aire interior, etc., por lo tanto, el relé de gas puede actuar con precisión y sensible actuar sobre las fallas internas del transformador, y es realmente la protección principal del transformador principal.
La protección del gas generalmente se divide en dos categorías: gas ligero y gas pesado.
(1) Gas ligero: cuando el interior del transformador se sobrecalienta o hay descarga local, la temperatura del aceite del transformador aumenta, generando una cierta cantidad de gas que se acumula en el relé. Esto hace que un conjunto de contactos de la conducta del relé de gas, generando una señal de gas ligero. En pocas palabras, el gas se genera dentro del tanque de aceite. El gas tiene una baja densidad y aumenta para acumularse en la parte superior del relé de gas. Luego, el nivel de líquido en la cavidad en la parte superior cae, y el flotador superior cae junto con el nivel de líquido, y los contactos superiores se cierran, activando una alarma.
(2) Gas pesado: cuando hay un cortocircuito grave dentro del transformador, se generará una gran cantidad de gas, lo que afectará el aceite del transformador. Una cierta cantidad de petróleo se apresura hacia el deflector del relevo, lo que hace que el gas pesado del relé de gas actúe y tropeze con el interruptor de circuito.
Los siguientes son los estándares nacionales para el relé de gas: de acuerdo con los "GB/T 6451-2008 - parámetros técnicos y requisitos para los transformadores inmersos en aceite", los transformadores con una capacidad de 800 kVA y arriba deben estar preferiblemente equipados con un relé de gas. Cuando la cantidad de recolección de gas del relé de gas alcanza de 250 ml a 300 ml o la velocidad del flujo de aceite está dentro del rango establecido, los contactos correspondientes deben conectarse respectivamente. La configuración del relé de gas se lleva a cabo principalmente de acuerdo con el estándar actual de la industria "JB/T 9647-1999 - Relé de gas". Cuando la cantidad de recolección de gas en el relé de gas tipo 25 está por debajo de 250 ml, se deben conectar los contactos de la señal. Cuando la cantidad de recolección de gas en el relé de gas tipo 50/80 alcanza de 250 ml a 300 ml, se deben conectar los contactos de la señal. El modo de trabajo del gas pesado del relé de gas se basa principalmente en la configuración para diferentes velocidades de flujo. La configuración de la velocidad del flujo se lleva a cabo principalmente de acuerdo con los diferentes calibres del relé de gas. En general, cuando la velocidad del flujo de aceite hacia la almohada de aceite es 1. 0-1. 2 m/s, los contactos de disparo deben estar conectados.
El relé de gas también tiene la función de monitorear el nivel de líquido. Cuando el nivel de líquido cae, el gas ligero envía una alarma, y si cae demasiado, el gas pesado tropezará con el interruptor de circuito.
Un transformador que cambia de grifo en carga tiene 2 conservadores de aceite, uno para el dispositivo de cambio de grifos en carga y otro para el cuerpo principal del transformador principal, y están separados entre sí. Por lo tanto, la protección de gas debe establecerse para ambos. Por lo tanto, la protección de gas en carga y la protección principal del gas corporal son esencialmente las mismas, solo con diferentes objetos protegidos.
II. Protección de la temperatura
Para los transformadores inmobiliarios de aceite de uso común, su vida útil real depende principalmente de la vida del aislamiento sólido. Los principales factores que determinan la velocidad de envejecimiento del aislamiento son la temperatura, el agua y el oxígeno; Y para un transformador operativo, la vida de aislamiento depende principalmente del efecto térmico. Una temperatura de funcionamiento adecuada es extremadamente importante para extender la vida útil del transformador. Por lo tanto, es necesario monitorear y controlar la temperatura del transformador para garantizar el funcionamiento seguro y estable del transformador. La protección de la temperatura es un tipo de método de protección de retransmisión utilizado para detectar la temperatura del equipo o sistema. Por lo general, se compone de un sensor de temperatura, una unidad lógica, un actuador y el circuito de bloqueo de temperatura correspondiente, etc. Monitorea principalmente la temperatura del transformador en tiempo real a través del sensor de temperatura, y protege y controla el transformador de acuerdo con los resultados del monitoreo, y envía una señal de alarma para recordar al operador que se ocupe de la manera oportuna. Primero, comprendamos los componentes para monitorear la temperatura del transformador: el medidor de temperatura del aceite del transformador y el medidor de temperatura del devanado.
Relé de temperatura del transformador
Si la temperatura del aceite del transformador inmerso en aceite es demasiado alta, el aceite del transformador se deteriorará rápidamente, y la velocidad de envejecimiento del papel aislante se acelerará. Finalmente, el aislamiento interno del transformador se dañará y se producirán fallas graves como cortocircuitos. Por lo tanto, es necesario monitorear la temperatura de aceite superior del transformador. Cuando la temperatura del aceite es demasiado alta, se debe enviar una alarma o una señal de disparo de manera oportuna para recordarle al personal de mantenimiento que lidie con ella. El termómetro tiene dos punteros, un puntero negro para la medición de temperatura en tiempo real y un puntero rojo para indicar la temperatura más alta. El puntero rojo está conectado a la perilla de ajuste en la lente del instrumento; El puntero rojo es la temperatura más alta histórica que ha pasado el puntero negro. Cuando la temperatura aumenta, el puntero negro empujará el puntero rojo y lo empujará a la posición de indicación de la temperatura más alta. Cuando el puntero negro regresa, el puntero rojo no regresa; De esta manera, podemos conocer la temperatura más alta histórica que ha pasado el puntero negro (que indica la temperatura más alta alcanzada por este termómetro, que es de gran importancia) a través de la lectura del puntero rojo. El termómetro de devanado del transformador (en adelante, denominado termómetro de devanado) es un instrumento que utiliza la tecnología de medición de simulación térmica. En pocas palabras, el termómetro de devanado no puede medir directamente la temperatura del devanado. Mide la temperatura superior de la temperatura del aceite del transformador y luego aplica un aumento de temperatura adicional △ t causado por el cambio de la corriente de carga del transformador. La suma de los dos, T=T₁ + △ t, puede simular la temperatura más calurosa del devanado del devanado.
El principio de medición del termómetro de devanado del transformador:
Cuando el transformador no está bajo carga, la temperatura superior del aceite y la temperatura del devanado son las mismas. Hay un medio sensible a la temperatura en el bulbo de temperatura del termómetro de devanado. Cuando cambia la temperatura del aceite, el volumen del medio sensible a la temperatura también cambia en consecuencia. A través de la transmisión del tubo capilar, el elemento de medición en el medidor tendrá un desplazamiento correspondiente, al darse cuenta de la medición de la temperatura de devanado.
Cuando el transformador está bajo carga, en este momento, la temperatura del devanado es más alta que la temperatura del aceite. Además de medir la temperatura del aceite a través de la bombilla de temperatura, el termómetro de devanado también necesita acceder al buje de transformador CT. Al obtener una corriente proporcional a la carga, y luego ajustarla a través del dispositivo de coincidencia de corriente, se genera calor en el elemento de calentamiento eléctrico, lo que hace que el puntero indicador se compensa, obteniendo aproximadamente el aumento de la temperatura del devanado en relación con el aceite. Agregando la temperatura superior del aceite, la temperatura obtenida es la temperatura más caliente del devanado.
¿Por qué debe equiparse un transformador con más de dos termómetros? En los primeros días, un transformador generalmente solo estaba equipado con un termómetro. En los últimos años, generalmente se instalan dos termómetros de nivel de aceite en el transformador. Principalmente para transformadores con una capacidad relativamente grande, el espacio dentro del tanque de aceite es relativamente grande, y la disipación de calentamiento y calor del transformador también es desigual. En diferentes áreas dentro del transformador, la diferencia de temperatura puede ser relativamente grande. En aras de la seguridad, es necesario medir con precisión la temperatura del aceite del transformador. Por lo tanto, a veces se instalan termómetros de señal en ambos extremos del eje largo del transformador para detectar su temperatura de aceite para garantizar el funcionamiento más seguro del transformador. De esta manera, cuando uno de los termómetros falla y es imposible organizar un apagón para el manejo durante un tiempo, y la temperatura del nivel de aceite del transformador no puede ser monitoreada.
Los valores de ajuste de la protección de la temperatura para el transformador de circulación de aceite forzado.
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