transformatorskydd - abb group · 2018-05-09 · driften och skötseln aven transformator kan bidra...

TransformatorskyddApplIkationsguide

FörfattareR NylenSenior appllcatlon engineer

,:)

)

J

)

AGO3-5005Sida 2

ASS Relays Transformatorskydd

InnehållsförteckningINLEDNING

2. DRIFTFÖRHALLANDEN SOM KANFÖRORSAKA FEL2.1 Nedbrytning av isolationen2.2 Åldring av isolationen2.3 Uppvärmning pga över-

magnetisering2.4 Förorening av olja och

oljeläckage2.5 Reducerad kylning

FELSTRÖMMAR3.1 Jordfel i en direkt jordad

Y-kopplad sekundärlindning3.2 Jordfel i en högimpedans-

jordad Y-kopplad sekundär-lindning

3.3 Jordfel i en delta-koppladlindning

3.4 Varvkortslutning3.5 Faskortslutning

3

4.5.

RELÄSKYDD4.1 Allmänt4.2 Differentialskydd4.2.1 Allmänt4.2.2 Differentialskydd för full-

isolerade transformatorer4.2.3 Differentialskydd för spar-

kopplade transformatorer4.3 Överströmsskydd och

impedansskydd4.3.1 Tidöverströmsreläer4.3.2 Underirnpedansskydd4.3.3 Distansskydd

4.4 Jordfelsskydd4.4.1 Allmånt4.4.2 Jordfelsskydd med låg

impedans4.4.3 Övertonsstabiliserat jord-

felsrelä typ RAISA4.4.4 Högimpedans jordfels-

differentialskydd typ RADHD4.4.5 Differentialkopplat strömrelå

med låg impedans4.4.6 Tankskydd4.4.7 Nollpunktspänningsskydd4.5 Övermagnetiseringsskydd4.6 Överslags- och jordfels-

skydd för lågspänningsnät4.6.1 Nät utan likriktare och

frekvensomriktare4.6.2 Nät med likriktare och

frekvensomriktare utanpulsbreddsmodulering

4.6.3 Nät med likriktare ochfrekvensomriktare medpulsbreddsmodulering

VAKTER5.1 Allmänt5.2 Gasvakt5.3 Temperaturövervakning5.4 Tryckvakt för lindnings-

kopplare5.5 Tryckventil5.6 Oljenivåvisare5.7 Lufttorkningsapparat

SAMMANFATTNING6.

7.

REFERENSER

FigurförteckningFig. 11Fig. 1

Fig. 2

Fig.3

Fig. 12

Fig. 13

Fig.4

Fig.5

Fig. 14

Distansskydd använt somtransformatorskyddStröm mätande jordfels-reläerDifferentialkopplat jordfels-skydd för en Y ~koppladlindningDifferentialkopplat jordfels-skydd för en D-koppladlindning med Z-Q koppladjord n i ngstransformatorT ransf o rm a to rd ifferent i a 1-skydd och differentialkopplatjordfelsskydd på sammaströmt ren sto rma torkä rn aÖverslagsskydd och noll-punktsspänningsskyddÖverslagsskydd och jord-felsskydd typ RAEUBJordfelsskydd och över-slagsskydd

Fig. 15

Fig. 16

Tillåten övermagnetiseringunder kort tidJordfelsström i en direkt-jordad Y-kopplad lindningJordfelsström i en hög-ohmigt jordad Y-koppladlindningTeoretisk inkopplings-ström ImRegistrerad inkopplings-ström för en 60 MY A trans-formator140/40/6,6 kYkopplad Y NydFunktionstider för RADSBStabilisering vid genom-gående felMagnetiseringsström vidövermagnetiseringDifferentialrelä RADSB för ensparkopplad transformatorDifferentialskydd RADHAeller RADSG för en spar-kopplad transformator

Fig. eFig.1

Fig.8

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 17

Fig. 18

ABB Relays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 3

INLEDNING

En krafttransformator är en mycketvärdefull och betydelsefull del i ettöverföringsnät. En hög tillgänglighet hostransformatorn är därför mycketbetydelsfull för att undvika störningar inätets kraftöverföringsförmåga.

En transformator med hög kvalitet. riktigtkonstruerad och med lämpliga skydd ochövervakning är mycket pålitlig. Mindre änett fel på 100 transformatorår kan för-väntas.

Alla reläskydd i COMBIFLEX-systemetkan provas med provningssystemetCOMBITEST. I skyddens vänstra kant ärett COMBITEST provdon med kontaktermonterat. Vid provning sätts ett prov-ningshandtag in i provdonet varvid förstutlösningskretsarna öppnas, därefterkortsluts skyddets strömingångar ochslutligen frånskiljs skyddet från strömoch spänningstransformatorerna.Därmed är det möjligt att via prov-ningshandtaget mata in ström ochspänning till skyddet och lätt och säkertprova skyddets funktioner.

När ett fel inträffar i en transformator blirdet normalt svåra skador. Transfor-matorn måste transporteras till enverkstad och repareras. vilket tar långtid. Driften av ett överföringsnät med entransformator ur drift är alltid svårt. Etttransformatorfel är därför ofta ett allvar-ligare fel för nätets drift än ett lednings-fei som i regel kan repareras snabbt.

Av säkerhetsskäl finns det ingenmöjlighet under pågående provning.även om man försöker, att komma åtmättransformatorernas sekundärkretsareller lösa ut brytaren.

Driften och skötseln aven transformatorkan bidra till att ett fel uppstår. Om entransformator utsätts för en för hög tem-peratur, för hög spänning eller blir utsattför en serie höga genomgående fel-strömmar kan lindningarnas isolationförsvagas tills ett genomslag erhålles.

Driftströmmen genom ett relä kan mätasvia ett strömmätningsstift med ett in-byggt ädelgasrör som kortsluter stiftetom strömkretsen vid en mätning skulleöppnas oavsiktligt. Därmed kanströmmen i en strömtransformatorkretsmätas utan risk för att strömkretsenöppnas. En mycket viktig säkerhets-faktor.

Lindningskopplare skall kontrolleras ochunderhållas enligt driftinstruktionerna föratt förebygga fel. Ett fel i en lindnings-kopplare monterad i ett separat utrymmekan orsaka ett alltför högt tryck i utrym-met. En tryckvakt kan installeras för attlösa ut brytaren när trycket uppnårinställt värde, se punkt 5.4.

För att förebygga fel och minimeraskadorna vid ett fel, förses transfor-matorerna med reläskydd och vakter.Valet av skydd varierar beroende påtransformatorstorlek, spänningsnivå, systemjordning etc.

2. DRIFTFÖRHALLANDEN SOM KAN FÖRORSAKA FEL

.Förorening av oljan

.Corona-urladdningar

2.1 Nedbrytning av isolationen

En nedbrytning av lindningarnas isolationresulterar i kortslutningar och jordfel.Felen förorsakar stora skador på lindnin-garna och transformatorkärnan. Dess-utom kan ett så högt gastryck uppstå atttransformatortanken skadas.

Nedbrytning av isolationen mellan lindningarna eller mellan lindningarna ochtransformatorkärnan kan förorsakas av:

.Transienta överspänningar föror-sakade av åskväder eller om-kopplingar i nätet

.Strömkrafter på lindningarna föror-sakade av höga genomgåendeströmmar vid yttre fel

.Åldring av isolationen pga övertem-peratur under lång tid


2.2 Åldring av isolationen

Åldring eller nedbrytning av isolationen ären funktion av tid och temperatur. Dendel av lindningen som vid drift får denhögsta temperaturen (hot-spot området)får den snabbaste nedbrytningen avisolationen och därför den kortastelivslängden. Det går emellertid inte attnoggrannt förutsäga livslängden som enfunktion av tid och temperatur, inte ensunder kontrollerade konstanta förhållan-den. Ännu svårare är det när driftför-hållandena varierar.

Om en transformator blir för varm,förbättra om möjligt kylningen ellerreducera belastningen för att undvikaaccelererad åldring. En tillfällig måttligövertemperatur kan tillåtas eftersom dettar lång tid för isolationen att åldras. Speciellt transformatorer anslutna till

turbogeneratorer kan bli utsatta föröverspänning och underfrekvens. De bördärför förses med ett övermagneti-seringsskydd som fungerar när förhållan-det mellan spänning och frekvens (V 1Hz)blir för stort.

2.3 Uppvärmning pga över-magnetisering

Enligt svensk standard SS 427 01 01 ochlEG 76-1 skall en transformator kunnakontinuerligt leverera märkström vid105 % av märkspänningen. Transfor-matorer kan specificeras för en drift-spänning av upp till 110 % av märk-spänningen.

För att övermagnetiseringsskyddet skallfå en korrekt uppfattning av flödet itransformatorns kärna måste skyddetanslutas till en spänningstransformatorsom mäter spänningen på en transfor-matorlindning utan lindningskopplare omen sådan finns.

%

11.5IEEE guide fbrtll16ten 'd'Vermagnetisering

11.0 , I

135

C)c-z:Q)VI

~CC).o

~

~

r-- r-115

~!~f---,]:

110

.3

.1..5 1.0 2 345618910Tid i minuter

20 30 40 50 ro 10.1 .2

Tillåten övermagnetisering under kort tidFig,

När en transformator matas med för högspänning eller för låg frekvens blir trans-formatorkärnan övermagnetiserad. Flödetdrivs då genom det omgivande transfor-matorhöljet och andra olamineradejärn delar i transformatorn. Dessa delarvärms då upp till en oacceptabel nivåoch transformatorn kan skadas allvarligt.Eftersom en transformator med märklastendast klarar 105 % märkspänning kon-tinuerligt måste den kopplas från omspänningen är för hög eller frekvensenför låg. Enligt "IEEE general guide forpermissible short-time overexcitation ofpower transformers" klarar transfor-matorer endast övermagnetisering underen kort tid. se Fig. 1.

130

125

120

AGO3-5005Sida 5

TransformatorskyddABB Relays

2.4 Förorening av olja och oljeläckage

Oljan i en transformator har både enisolerande och en kylande funktion. Enoljefylld transformators driftsäkerhetberor därför till en stor del på oljanskvalitet. Oljan skall uppfylla kraven enligtlEG 296.

Oljefyllda transformatorer med expan-sionskärl skall därför förses med entorkapparat med silicagei för absortionav luftens fuktighet och en oljenivå-visare.

Oljans dielektriska hållfasthet är viktigast.Om den är reducerad pga fuktighet ochföroreningar etc., kan ett genomslag avisolationen uppstå. Provning av oljansdielektriska hållfasthet utförs normalt påplats för att få en snabb kontroll av ol-jans tillstånd.

2.5 Reducerad kylning

Forcerade kylsystem för transformatorermåste övervakas. Alarm skall erhållasom kylningen upphör. Tranformatornstemperatur kan då övervakas och erfor-derliga åtgärder vidtas innan transfor-matorn blir för varm.Oljenivån måste övel"Vakas. ett genom-

slag av isolationen erhålles om oljenivånblir tör låg.

3. FELSTRÖMMAR

ett fel mellan 10-60 % från nollpunkten

Det framgår även att primårströmmenför ett jordfel mellan 0-40 % från noll-punkten år mindre ån 1,5 x In. Därförkan i det här fallet ett överströmsrelå påprimärsidan inte upptäcka jordfel 0-40 %från nollpunkten eftersom det måste haen inställning på c:a 1,5 x In för attklara maximal belastning.

3.1 Jordfel i en direkt jordad Y-koppladsekundärlindning

Felströmmens storlek bestäms av reak-tansen och spännignen mellan felställetoch jord. Reaktansen minskar snabbt förfel som närmar sig nollpunkten. Fel-strömmen kan därför bli större för ett felnära nollpunkten än för ett fel mitt pålindningen.

Fig. 2 gäller för en transformatortyp.Felströmmen i den här transformatorn ärstörre för ett fel nära nollpunkten än för

20 40 60 80 100 %

Felets avstånd från nollpunkten

Fig.2 Jordfelsström i en direkt jordad Y-kopplad lindning

AGO3-5005Sida 6


3.2 Jordfell en hOgimpedansjordadY-kopplad sekundärlindning

Felströmmen bestäms av jordningensimpedans och felets läge på lindningen.Den primära felströmmen är ungefär

proportionell till kvadraten på denkortslutna delen av lidningen. Se Fig. 3

lp

Felets avstånd från nollpunkten

Fig.3 Jordfelsström i en högohmigt jordad Y-kopplad lindning

3.3 Jordfel i en delta-kopplad lindning

Felströmmens storlek bestäms av nätetsjordning.

På en delta-kopplad lindning är fel-impedansen störst tör ett fel mitt pålindningen och kan, med transformatornsmärkeffekt som bas. anses vara25-50 %.

Felströmmen i faserna kan därför bli likaeller mindre än märkströmmen omkällimpedansen är stor. Dessa relativtlåga felströmmar måste beaktas närreläskyddens funktion skall bedömas.

För ett jordfel nära en ände på en lind-ning blir felströmmen nästan lika storsom för ett jordfel direkt på en fas-genomföring.Felströmmen delas lika mellan två faser

för ett fel mitt på lindningen.

ABB

Relays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 7

3.4 Varvkortslutning

En direkt metallisk kontakt eller ettöverslag mellan ledare i samma lindningkallas för varvkortslutning. Stora ström-krafter uppträder i en transformator viden genomgående kortslutningsströmförorsakad av fel i nätet. Krafterna kankrossa eller skava av isolationen påledarna varvid en varvkortslutning kanerhållas. Risken för detta är störst förrelativt små och gamla transformatorermed åldrad isolation anslutna till nät medstor kortslutningseffekt.

lindningen blir därför sprayad med kop-parpärlor och sot. En omfattande repara-tion av transformatorn erfordras därför.

Varvkortslutningar mellan ett fåtal varv ärsvåra att upptäcka med strömmätandereläer eftersom strömmen genom trans-formatorns uttag ökar mycket lite. Fel-strömmen på uttagen ökar när feletsprider sig och fler varv kortsluts. Fel-strömmen är lika med märkströmmennär 2-4 % av varven är kortslutna.

En varvkortslutning kan även förorsakasav spänningstransienter med brant fronteller corona-urladdningar.

Strömmen i de kortslutna varven kan bli50-100 ggr märkströmmen. Det innebärlokal överhettning. ljusbågar. sönderdel-ning av oljan och utveckling av gas. Engasvakt kan därför detektera en varv-kortslutning. En tryckvakt kan ocksåanvändas tör detektering av varvkortslut-ningar.

3.5 Faskortslutning

Kortslutningar mellan faserna resulterar istora felströmmar som endast begränsasav kraftsystemets källimpedanser ochtransformatorns läckimpedanser.

En varvkortslutning kortsluter en liten delav lindningen. Den kortslutna delen upp-träder som en egen autokopplad lindningmed ett mycket stor1 varvtalsförhållandetill resten av lindningen. En extremt högfelström erhålles där1ör i de kortslutnavarven. De resulterande obalanseradeströmkrafterna kan rycka sönder ellerkrossa den kortslutna delen av lindnin-gen.

Om en varvkortslutning utvecklas kan idet skadade området en kopparvolymstor som en knytnäve brännas bort. Hela

4. RELÄSKYDD

Transformatorer större än 5 MV A

4.1 Allmänt

När ett fel inträffar i en transformator blirskadans omfattning proportionell motfelfrånkopplingstiden. Transformatorn bördärför frånkopplas så snabbt sommöjligt. Därför används snabba pålitligareläskydd för att detektera felen och ini-tiera frånkoppling.

Vakter kan också detektera fel och dekan även upptäcka onormala drifttillståndsom kan utvecklas till fel, se avsnitt 5.

.Gasvakt (Buchholz-relä).Överlastskydd (termiskt relä eller

tempera turövervakn i ng).Överströmsskydd.Jordfelsskydd.Differentialskydd.Tryckvakt för lindningskopplare i

separat utrymme.Övervakning av oljenivå

Transformatorer mindre än 5 MV A

.Gasvakt (Buchholz-relä).Överlastskydd.Överströmsskydd.Jordfelsskydd

Transformatorns storlek och spännings-nivå påverkar omfattr\ingen och valet avvakter för att förebygga fel och relä-skydd för begränsning av skadorna ihändelse av att ett fel uppstår.Kostnaden för skyddsutrustningen ärmarginell jämförd med anläggningenstotala kostnad och den kostnad som kanuppstå när ett transformatorfel inträffar.

Transformatorer som kan bli utsatta föröverspänning och övermagnetisering

.Övermagnetiseringsskydd skall in-kluderas

Det finns ofta olika uppfattningar omskyddsutrustningens omfattning. Det äremellertid mer eller mindre normalt atttransformatorer med expansionskärlförses med följande skyddsutrustning:

Utöver reläskydd och vakter erfordrasutlösningsenheter och signalsystem.


4.2 Differentialskydd

faserna och även i nollpunkten. I trans-formatorer med orienterad plåt i kärnankan storleken bli 5-10 ggr transfor-matorns märkström In när inkopplingensker till den yttre lindningen på ett trans-formatorben (normalt högspännings-sidan) och 10-20 ggr In när den inrelindningen kopplas in (normalt låg-spänningssidan) .

Inkopplingsströmmen kan få det ut-seende som visas i Fig. 5. Maximal in-kopplingsström erhålles om inkopplingensker vid spänningens nollgenomgång ochnär det nya flödet från inkopplings-strömmen har samma riktning som detredan befintliga remanenta flödet ikärnan. När de två flödena adderas kankärnans mättningsgräns bli överskriden.Inkopplingsströmmen ökar då till ettvärde som begränsas av källimpedansenoch transformatorns remanenta im-pedans. Möjligheten att erhålla maximalinkopplingsström är liten, men vid 5-6inkopplingar bör åtminstone en stor in-kopplingsström erhållas.

När det nya flödet vid en inkoppling harmotsatt riktning mot det befintliga flödet ikärnan blir det ingen mättning av kärnanoch inkopplingsströmstöten blir liten.

4.2.1 Allmänt

Ett differentialskydd jämför strömmen tilltransformatorn med strömmen fråntransformatorn. För att kunna görajämförelsen erfordras mellanström-transformatorer som ger sammafasvridning (kopplingsbild) som transfor-matorn och som dessutom korrigerarströmtransformatorernas omsättning såatt strömmarna blir lika stora. Har trans-formatorn lindningskopplare beräknasmellanströmtransformatorernas om-sättning med lindningskopplaren imittiäge.

Skyddszonen för ett differentialskyddomfattar transformatorn och utrustningenmellan strömtransformatorerna på bådasidor om transformatorn. dvs skenoreller kablar till transformatorn kan därföringå i skyddszonen. Ett differentialskyddhar därför en större skyddszon än engasvakt som endast kan upptäcka felinom transformatortanken. När ström-transformatorer i transformatornsgenomföringar används för differen-tialskyddet blir skyddszonen lika medgasvaktens.

Ett differentialskydd skall fungera snabbtnär differentialströmmen överstigerinställt funktionsvärde och endast fun-gera för fel inom sin skyddszon. Skyddetmåste därför vara stabilt för inkopplings-strömstötar. stora felströmmar och denmagnetiseringsströrn som uppstår vidövermagnetisering av transformatorn.

Därför är inkopplingsströmmens storlekberoende på i vilket ögonblick inkopplingen sker.

Inkopplingsströmstöt

En inkopplingsströmstöt erhålles när entransformator kopplas in till nätet. Mot-svarande inkopplingsström kan uppträdanär spänningen åter blir normal efterfrånkoppling av t.ex. ett ledningsfel.

Inkopplingsströmstötens form. storlekoch varaktighet beror på följande karakteristiska faktorer:

Fig.4 Teoretisk inkopplingsström Im.Transformatorns storlek

.KällimpedansenInkopplingsströmmen har en storlikströmskomponent och många över-toner. Grundtonen och 2:a övertonen årdominerande. Strömmen upptråder mereller mindre i alla tre faserna och i transformatorns nollpunkt. Strömmen genomtransformatorns nollpunktsjordning för-delas mellan övriga jordade nollpunkter isystemet i förhållande till respektivenollpunkts nollföljdsimpedans.

.Kärnans magnetiska egenskaper

.Kärnans remanens

.Inkopplingsögonblicket

Inkopplingsströmmen kan uppträda i allatre faserna och i en jordad nollpunkt.Strömmens storlek är alltid olika i de tre

ASS Relays Transformatorskydd AGO3-5005SIda 9

lA

~ ' ;"""" ~-'- ~ -~ ~-- Is

Fig. 5 Registerad inkopplingsström tör en 60 MVA transtormator140/40/6.6 kV,kopplad y Nyd

Dämpningen av inkopplingsströmmen ärberoende av det matande nätets totalaresistans. Varaktigheten i ett kraftigt nätuppgår vanligen till några få sekunder.

Differentialrelä typ RADSB stabiliseras avinkopplingsströmstötens innehåll av 2:adeltonen. Därmed förhindras obehörigfunktion pga inkopplingsströmstöten.

Normal driftI de fall en transformator kopplas inparallellt med en annan spänningssatttransformator kan en motsvarande inkop-plingsström uppstå i den andra transfor-matorn när likströms komponenten i deninkopplade transforn1atorns inkopplings-ström mättar den andra transformatornskärna. Inkopplingsströmmen i den andratransformatorn uppträder i den andrahalvperioden, dvs den är vänd 1800 .Dämpningen av den kombinerade in-kopplingsströmmen blir mindre än nor-malt. Därför kan inkopplingsströmmenibland spåras upp till flera minuter.

Under normal drift flyter en liten differen-tialström genom relät. Strömmen fram-kallas av krafttransformatorns mag-netiseringsström, strömtransformatorer-nas omsättningsfeloch lindningskopp-larens läge om en sådan finns.

En krafttransformator med en lindnings-kopplare i ytterläge medför en differen-tialström som uppgår till 10-20 % avbelastningsströmmen beroi,)nde pålindningskopplarens reglerornråde. Denmissanpassning som erhålles medlindningskopplaren i ytterläge avgörinställningen av differentialrelätskänslighet. En inställning c:a 15 % övermissanpassningen är vanlig.

Inkopplingsströmmen till en delta-kopplad transformator blir inte likaströmmen till en Y-kopplad transfor-mator. Det beror på att fasströmmen ien delta-kopplad transformator är sam-mansatt av strömmen från lindningar påtvå ben i transformatorn.

ABBReIays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 10

Inre fel

För fel inom reläts skyddszon erhålles endifferentialström genom relät. Den ärproportionell mot felströmmen och funk-tion erhålles om den överstiger relätsinställning.

Rekommenderad inställning av denostabiliserade funktionen:

Funktionstiden för differentialrelä typRADSB framgår av Fig. 6. För enfelström 5 ggr reläts funktionsströmId fungerar reläts stabiliserade funktionpå 27 ms.

Relät är även försett med en ostabili-serad funktion för att få kortarefunktionstid för stora felströmmar. Treinställningsmöjligheter finns. 8, 13 och20 ggr reläts märkström In. En in-ställning som är större än den maximalainkopplingsströmstöt som kan erhållasmåste väljas. Enligt Fig. 6 erhålles, viden felström 10 ggr reläts funktionsströmId, en funktionstid på 8 ms.

Inställningen 20x In erfordras när enmycket stor genomgående ström kanmätta strömtransfOfmatorerna och föror-saka en stor differentialström. Detta kant.ex. hända när samlingsskenan ingår ireläts skyddszon eller när arrangeman-get med ..en och en halv" brytareanvänds.

1) Transformatorerna är tänkta somtransformatorer för nedtransformeringmed ett effektflöde från hög- tilllågspänningssidan.

Funktionstidms

5 10 15 20 30

d i multiplar av inställt funktionsvärde

Fig.6 Funktionstider tör RADSB

ABB

Relays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 11

Yttre fel

För fel utanför reläts skyddszon kan enrelativt stor differentialström erhållasberoende på lindningskopplarens lägeoch olikheter mellan strömtransfor-matorerna. Med lindningskopplaren iändläge kan spänningen ändras t.ex.20 % jämfört med mittiäget. Om engenomgående kortslutningsström 10 ggrmärkström då erhålles uppstår en dif-ferentialström motsvarande dubblamärkströmmen.

denna differentialström. Relä typ RADSBär därför stabiliserat för genomgåendefel. Funktion erhålles för en differential-ström som uppgår till en viss procent avden genomgående strömmen. Skyddetkallas därför för ett procentstabiliseratdifferentialskydd.

RADSB:s stabilisering för genomgåendefel framgår av Fig. 7. Enligt kurvorna er-fordras en differentialström Id = 6 x Inför att funktion skall erhållas vid engenomgående felström på ca 10 x In .Ett differential relä skall inte fungera för

18c

>~'-

..9-.So+"'

~"O

E:0'-+"'VI~+"'C~'-~

~C:I

o.SKln14

I'

0.25 x InFunktion10

Ej funktion6

1, +122

l

i7I

!

-=1 6 10 14

Genomgående ström I n\Jltlplar av In

18 22 26

Fig. 7 Stabilisering vid genomgående fel

En övermagnetisering aven transfor-mator förorsakas inte av ett fel i trans-formatorn utan aven onormal spänningeller frekvens i nätet. Differentialskyddetskall därför inte fungera vid en övermag-netisering och ge en felaktig informationav att ett fel uppstått i transformatorn.En transformator måste alltid noggranntundersökas om dess differentialskyddlöst. Om differentialskyddet fungerat pgaövermagnetisering av transformatornförloras därför värdefull tid för under-sökning av transformatorn innan transfor-matorn får kopplas in igen.

ÖVermagnetisering

Når en transformator blir övermag-netiserad ökar magnetiseringsströmmenmycket kraftigt och transformatorn kanskadas om övermagnetiseringen kvar-står, se punkt 2.3. I=ör 20 % över-spånning kan magnetiseringsströmmenöka c:a 10 ggr normal magnetiserings-ström .För ännu högre spånning kanmagnetiseringsströmmen öka till ettvärde högre ån funktionsvårdet för ettdifferentialrelä som inte är stabiliserat förmagnetiseringsström.

AGO3-5005Sida 12

ABB Relays Transformatorskydd

En analys av strömmen vid en övermag-netisering visar att den innehåller en höghalt av 5:e deltonen. För en moderntransformator visas ett typiskt exempelpå detta i Fig. 8. Innehållet av 5:e del-tonen kan därför användas för att iden-tifiera en övermagnetiseringsström.RADSB är därför försett med en

stabilisering för 5:e övertonen för attförhindra funktion vid övermagnetiseringpga överspänning i nätet.

Transformatorer som kan bli utsatta föröverspänning eller för låg frekvens skallförses med ett V/Hz relä, se punkt4.5.

Im

"1 ,'s

100 I

~

80

~H

1001 ~I ,/"""1/

Im .~ .avin

t7I20 I1 1 grund1onsström

15 5:e-tolnsström1 m total magnetiseringsström

1 n märkström

.--~

Nominell140 ~'. spinning100 110 120 130

4.2.2 Differentialskydd för fullisoleradetransformatorer

När differentialskydd används för en Yy-kopplad transformator kan det iblandvara möjligt att välja strömtransfor-matorer med en omsättning som gersamma sekundärström på båda sidor omtransformatorn. Trots detta måste, föratt förhindra obehörig funktion vid ettjordfel i nätet, en sats mellanströms-transformatorer med tre lindningar kopp-lade YIYld användas. Alternativt kan tvåsatser mellanströmstransformatorer kop-plade Yl d använda~).

Krafttransformatorns kopplingsbildbestämmer hur mellanströmstransfor-matorerna skall kopplas, se UGO3.-5012

När krafttransformatorn är Vd-koppladerfordras alltid minst en sats mellan-strömstransformatorer för balanseringoch fasvridning av :strömmen, så att denblir lika på båda sidor om transfomatorn.

4.2.3 Differentialsl<ydd för sparkoppladetransformatorer

En sparkopplad trar\sformator kan såvälsom en full isolerad transformator skyd-das med ett differential relä typ RADSB.Den delta-kopplade lindningen kan varaansluten till nätet, se Fig. 9. eller inteansluten. Om den inte är ansluten tillnätet behövs inga strömtransformatorerför anslutning till RADSB. I båda fallenskyddas delta-lindningen av RADSB.Känsligheten är inställbar mellan20-50 % av märkström och enfunktionstid enligt Fig. 6 erhålles.

Med strömtransformatorer på huvud-lindningens nollpunktssida kan differen-tialreläerna RADHA eller RADSGanvändas. De är mycket känsliga ochsnabba och detekterar både fel mellanfaserna och mellan fas och jord. Se Fig.10. Fel i delta-lindningen kan inte detek-teras av RADHA eller RADSG. Därför er-fordras också ett differentialrelä (RADSB)som skyddar båda lindningarna. se Fig.9.

AGO3-5005Sida 13


RADHA är ett högimpedans differential-relä. Relät erfordrar egna strömtransfor-matorkärnor med samma varvomsättningoch ingen varvkorrektion eller några mel-Ianströmstransformatorer för ändring avomsättningen kan tillåtas. Strömtransfor-matorernas mättningsspänning måstevara minst dubbelt så stor som denfunktionsspänning som väljes för relät.

Det extremt snabba relät typ RADSG kananvändas istället för RADHA. Jämförtmed RADHA behöver RADSG inga egnaströmtransformatorkärnor. Har ström-transformatorerna olika omsättningar kanmellanströmtransformatorer användas förändring av omsättningen.

En känslighet på c:a 4 % och enfunktionstid på 8-13 ms erhålles.

En känslighet på c:a 5 % och enfunktionstid på 15-20 ms kan normalterhållas.

RS '

~

~ =tL.=

! ~~lir-

:~~;::::::

~

-F

..

~

~---VV'-'~r.-Y"""\.

L

3Idl I)

lir-

~~==

== [~

R S T

Fig. 9 Differentialrelä RADS B tör en sparkopplad transformator

AGO3-5005Sida 14


Fig. 10 Differentialrelä RADHA eller RADSG för en sparkopplad transformator

måste även finnas mellan reläskyddenpå transformatorns primär- ochsekundärsida.

Momentanfunktionen ställs in c:a 25 %över maximal genomgående felströmoch över maximal inkopplingsströmstöt.Med den inställningen erhålles momentanutlösning endast för allvarliga fel påtransformatorns matningssida. Det kant.ex. bli fel på en transformatorlindningnära en genomföring, fel på en genom-föring eller på strömkretsen mellanströmtransformatorerna och kraft-transformatorn.

4.3 Överströmssk1/dd ochimpedansskydd

4.3.1 Tidöverströmsreläer

Tidöverströmsreläer används på alla in-matningar till en transformator. De utgörreservskydd för differentialskyddet ochreläskydden på transformatorns belast-ningssida. Överströmsreläerna utgör detprimära kortslutningsskyddet när ett dif-ferentialrelä saknas. Istället för över-strömsreläer kan underimpedansskyddeller distansskydd erfordras närskillnaden mellan maximal och minimalkortslutningseffekt är stor.

Tidöverströmsreläer med fördröjd ochmomentan funktion används normalt ivarje fas.

Den tidsfördröjda funktionen ställs nor-malt in för funktion vid c:a 150 % avtransformatorns mårkström. Fördröjnin-gen måste vara tillräckligt lång för attundvika funktion pga transformatorns in.kopplingsströmstöt. Tidsselektivitet

Fördröjd funktion erhålles för fel pååterstående del av lindningen och för felpå transformatorns belastningssida omfelströmmen och feltiden överstigerreläts inställning.


4.3.2 Underimpedansskydd

Överströmsreläer är inte alltid lämpligasom reservskydd för transformatorermellan två kraftsystem eller för transfor-matorer i nät med en stor differens mel-lan max. och min. kortslutningseffekt.

Ett reservskydd måste kunna upptäckafel på '/ilket som helst av kraftsystemenoch måste också även kunna fungera förminimum tillgänglig kortslutningsström. Isådana fall kan det erfordras ett under-impedansrelä typ RAKZB. Dess räckviddär oberoende av kortslutningsströmmensstorlek. Den version av RAKZB sommäter strömmen IR--IT, IS-IR och IT -ISskall användas för att få samma räckviddför 2- och 3-fasfel. Relät är inte lämpligtför jordfelsdetekterir1g.

4.3.3 Distansskydd

Ibland används distansskydd istället fördifferentialskydd som huvudskydd för entransformator.

Skena 2Skena 1

Fig. 1 DistansskydcI använt som transformatorskydd

4.4 Jordfelsskydd

4.4.1 Allmänt

Krafttransformatorer med impedansjor-dad eller direkt jordad nollpunkt utrustasmed olika typer av jordfelsskydd för denjordade lindningen.

nätets nollföljdsimpedans är fördeladmellan nollpunkterna kan även relä Btänkas fungera. Ett fel i punkt F3 detek.teras av reläerna i punkt A och B.

Jordfelsskydd med låg impedans ellerövertonsstabiliserade jordfelsskydd kananslutas enligt A eller B i Fig. 12.

Antag att transformatorn matas från an-tingen H-sidan eller L-sidan och atttransformatorns nollpunkt är impedans-jordad .Med endast denna nollpunkt inätet jordad detekterar ett relä i punkt Afel i punkt F1 eller F2. Ett fel i punkt F3detekteras av reläerna i punkt A och B.

Når transformatorns nollpunkt, se Fig.12. år direkt jordad och transformatornmatas från antingen H- eller L-sidan.upptåcks ett jordfel i punkt F1 eller F2av relåt i punkt A. Beroende Då hur

Distansskydd istället för oriktade under-impedansskydd kan användas somreservskydd för ett transformatordifferen-tialrelä och kan samtidigt fungera somett primärt- eller ett reservskydd församlingsskenorna.

Det statiska distansskyddet typ RAZOAär lämpligt för detta ändamål. Relät hartre riktade impedansmätande zoner(steg) som individuellt kan ställas in föratt se framåt eller bakåt. Räckviddenoch riktningen av zonerna kan t.ex.. seFig. 11, ställas in enligt följande: Zon 1räcker 70-80 % in i transformatorn, zon2 ser bakåt och täcker skena 2. zon 3räcker igenom transformatorn och täckerskena 1.

ASS Relays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 16

Jordfelsskydden i Fig. 12 måste för-dröjas så att de inte fungerar för dejordfel i nätet som skall tas om hand avnätets jordfelsskydd.

Reläerna har också en reservskyddsfunk-tion för ledningarnas jordfelsskydd. Defungerar även som ett långsamt reserv-skydd för transformatorns differential-skydd när nätet är direkt jordat.

I-;:::~ _! ---( :~., , ~H L

LVi'F1 F2>-G "

F3~ I

A C

Impedansjordatellerdirekt jordat nät

Fig .12 Strömmåtande jordfelsrelåer

Ett differentialkopplat strömrelä kan en-dast fungera för fel inom sin skyddszon,

se Fig. 13 och 14. Relät är känsligt.pålitligt och har en kort funktionstid.

Fig. 13 Differentialkopplat jordfelsskyddför en Y-kopplad lindning

Fig. 14 Differentialkopplat jordfelsskyddför en D-kopplad lindning meden Z-Q kopplad jordningstransformator.

AB8 Relays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 17

4.4.2 Jordfelsskydd med lågimpedans

Relät kan anslutas till antingen enströmtransformator i transformatornsnollpunkt eller till summaströmkoppladeströmtransformatorer, se Fig. 12.

Ett relä anslutet till summaströmkoppladeströmtransformatorer skall friges av ettnollpunktsspänningsrelä för att förhindrafunktion pga små skillnader mellanströmtransformatorerna. eller pga att dekan mättas olika vid en kortslutning inätet eller vid inkoppling av transfor-matorn.

Relät kan fungera för jordfel i nätet ochför en inkopplingsströmstöt som in-nehåller en nollföljdskomponent. Relätmåste därför fördröjas längre än inkopplingsströmmen varar och längre äninställningen av övriga jordfelsskydd inätet.

I strömtransformatorerna i faserna och inollpunkten skall, om möjligt, en kärnareserveras enbart för differential relät.Strömtransformatorerna måste ha exaktsamma varvomsättning. Ingen varv-korrektion kan tillåtas.

4.4.3 Övertonsstabiliseratjordfelsrelä typ RAISA

Relät är stabiliserat för 2:a deltonen ochdärför stabilt för transformatorns inkopp-lingsström .Reläts fördröjning kan därförväljas utan hänsyn till inkopplingsström-stötens varaktighet. Fördröjningen kanväljas enbart med hänsyn till fördröj-ningen av övriga jordfelsskydd i nätet.

Grundutförandet av relät kan fördröjasmed ett konstanttidsrelä eller ett in-verttidsrelä.

Fig. 15 Transformatordifferentialrelå och differentialkopplat jordfelsskydd påsamma strömtransformatorkårna.

4.4.4 Högimpedans jordfels-differentialskydd typ RADHD

Med ett högimpedansstabiliserat differen-tialrelä typ RADHD erhålles ett känsligtoch snabbt jordfelsskydd. Relät användsi direkt jordade nät. Det kan ävenanvändas i impedansjordade nät omfelströmmen överstiger reläts känslighet,se Fig. 13 och 14.

Strömmen från de summaströmkoppladeströmtransformatorerna balanseras motströmmen från en strömtransformator iden jordade nollpunkten. Vid ett interntfel strävar båda strömtransformatorernaatt driva ström genom differentialrelätvarvid en hög spänning erhålles över dif-ferentialreläts höga impedans. Ström-transformatorernas mättningsspänningbör, för säker funktion av relät, varaminst dubbelt så stor som relätsfunktionsspänning.

Vid ett externt fel cirkulerar strömmenmellan strömtransformatorerna. Relät ärstabilt för alla externa fel, även om enströmtransformatorkärna skulle blimättad.

AGO3-5005Sida 18


Vid en kortslutning kan en strömtransfor-matar mättas. Relät kan då fungeraobehörigt. Därför skall relät vid ett jordfelfriges av ett nollpunktsspänningsskydd.

RADHD är ett mycket känsligare skyddän ett transformatordifferentialskydd.men det är inget reservskydd för ettsådant eftersom transformatordifferen-tiaiskyddet skyddar alla lindningarna i entransformator.

Relät kan anslutas till samma ström-transformatorkärna som differentialrelätom det behövs, se Fig. 15.

4.4.6 Tankskydd

Ett tankskydd är en typ av jordfelsskyddsom används i en del länder. Transfor-matortanken isoleras mot jord. En iso-lationsresistans på c:a 10 ohm räcker.Transformatortanken jordas via en ström-transformator.

Ett momentant strömrelä ansluts tillströmtransformatorn. Relät fungerarmomentant för alla jordfel inne i tankenoch för överslag på genomföringarna.Relät har s.k. absolut selektivitet, detkan inte fungera för några fel utanförtransformatorn.

Jordfelsströmmen kan inte tillåtas pas-sera någon annan väg än genomströmtransformatorn. Följande måstedärför noga beaktas:

.Alla kabel mantlar måste isoleras mottanken.

Kombinationen med de båda reläerna påsamma strömtransformatorkärna börundvikas när endast den lindning somskyddas av högimpedansrelät RADHDmatas från nätet. Beroende på RADHD:shöga impedans kan det vara möjligt atttransformatorns differential skydd inte fårtillräcklig ström för funktion vid ett jordfelpå en fas.

Ett spänningsberoende motstånd skallanslutas parallellt med högimpedansrelätnära strömtransformatorernas samman-kopplingspunkt. Motståndet begränsar dehöga spänningstoppar som kan uppståvid ett fel inom skyddszonen. Ström-transformatorernas sammankoppladesekundärkretsar får endast jordas i enpunkt.

Varje Y-kopplad transformatorlindningkan skyddas med ett differentialkopplathögimpedansrelä. se Fig. 13. D-kopp-lade transformatorlindningar med en Z-Qkopplad transformator för jordning kanbåda skyddas med samma relä, se Fig.14.

.Alla rör till värmeväxlare etc. måsteisoleras.

.Fläktmotorer och motorer ilindnings kopplare måste isoleras fråntanken för att ett jordfel i en motorinte skall aktivera tankskyddet.

Med RADHD erhålles c:a 10 % känsligheträknat på strömtransformatorernasmärkström. funktionstiden är c: a 20 ms.

.Istället för att isolera alla kabelmantlaroch rör kan de tillsammans medjordningsförbindningen mellan tankenoch jord dras genom en stor gemen-sam "kabelströmtransformator".

Vid ett internt fel uppträder en relativthög transient spänning över ett relä medhög impedans. Spänningen kanreduceras väsentligt om relä typ RADSGmed lägre impedans än RADHDanvänds. RADSG erfordrar inte separataströmtransformatorkärnor med sammaomsättning. Mellanströmtransformatorerkan användas för ändring av ström-transformatorernas omsättning och dereducerar även den transienta spänningsom erhålles vid ett fel.

.Misstag kan göras. t.ex. ett ledandeföremål kan ställas mot tanken varvidjordslutningsströmmen shuntas förbiströmtransformatorn.

.Personal som arbetar vid eller påkrafttransformatorn kan utsättas förfarliga spänningar när ett jordfelinträffar.

Tankskyddets nackdelar är enligtovanstående så stora att tankskyddsällan förekommer.

Med RADSG är det möjligt att uppnå c:a4 % känslighet och en funktionstid på8-13 ms.

4.4.5 Differentialkopplat ström relä medlåg impedans

Ett differentialkopplat lågimpedansreläistället för ett högimpedansrelä användsibland som jordfelsskydd. Strömtransfor-matarn i nollpunkten behöver då inte hasamma omsättning som strömtransfor-matorerna i faserna eftersom en mellan-strömtransformator för balansering avströmmen kan användas.

ABS Relays Transformatorskydd AGO3-5005Sida 19

4.4.7 Nollpunktsspänningsskydd 4.6 Överslags- och jordfelsskyddför lågspänningsnät

Ett nollpunktsspänningsrelä mäter noll-punktens förskjutning för alla typer avjordfel i nätet. Relät är ett reservskyddför andra jordfelsskydd i nätet och måstedärför ha den längsta fördröjnignen avalla jordfelsskydden.

4.6.1 Nät utan likriktare och frekvensomriktare

När ett fel uppträder mellan primär- ochsekundärlindningen i en transformatorkan sekundärnätet bli utsatt för primär-nätets spänning. Detta kan förorsakastora skador på sekundärnätet.

I högimpedansjordade nät ställsfunktionsvärdet normalt in på 1 0-40 %av fasspänningen.

I direkt jordade eller effektivt jordade nätkan ett nollpunktsspänningsskyddanvändas som ett reservskydd. Relätkan ställas in för funktion om nätetsjordning förloras (kopplas bort) eller blirså reducerad att jordströmsreläerna fårför liten ström för att kunna fungera.

Ett överslagsskydd bestående av ettmomentant spänningsrelä typ RXEG 21kan användas för utlösning av transfor-matorns brytare. Relät ansluts till enspänningstransformator mellan låg-spänningssystemets nollpunkt och jord,Normalt ställs relät in på en spänningmotsvarande 1,5-2 ggr lågspännings-nätets spänning. Relät får inte för-

dröjas.

Inga likriktare eller frekvensomriktare fåranslutas till lågspänningssystemet.Spänningstransformatorn i nollpunktenblir mättad pga likström och skadad, omett jordfel uppträder på likströmssys-temet .

4.5 ÖVermagnetiseringsskydd

Transformatorer som blir övermag-netiserade kan snabbt uppnå en skadligtemperatur. se punkt 2.3 och Fig. 1. EttV 1Hz övermagnetiseringsskydd erfordrasdärför för transformatorer som kan bliutsatta för en överspänning eller för enför låg frekvens. Speciellt transfor-matorer anslutna till en generator kan bliövermagnetiserade vid start eller stoppav generatoraggregatet. Förhållandetmellan generatorns spänning och frek-vens skall inte tillåtas överstiga 1.1 ggrförhållandet mellan transformatornsmårkspänning och märkfrekvens.

Ett V 1Hz relä skyddar transformatorn motövermagnetisering bättre än ett över-spänningsskydd som inte kan fungeraom spänningen är normal men frekven-sen för låg. Övermagnetiseringsskyddtyp RA TUB har en inverttidskarakteristiksom nära följer kurvan i Fig. 1. MedRATUB kan därför en transformator ut-nyttjas maximalt vid driftstörningar somförorsakar överspänning eller underfrek-vens.

Denna typ av överslagsskydd kan endastanvändas om jordfelsströmmen på trans-formatorns primärsida är begränsad tillc:a 25 A. Begränsningen måste uppfyllasför att kunna använda ett spännings-beroende motstånd parallellt medspänningstransformatorns primärsida. seFig. 16. Motståndet begränsar spännin-gen över relät till max 2 kV. Därmedskyddas både lågspänningssystemet ochöverslagsskyddet mot för hög spänning.

Ett fördröjt nollpunktsspänningsskyddmed RXEG 21 kan anslutas parallelltmed överslagsskyddet. Relät ställs nor-malt in för funktion vid 20-40% avfasspänningen och ger signal eller ut-lösning om ett jordfel inträffar.

.-

Fig.1 6 Överslagsskydd och nollpunktsspännigsskydd

AGO3-5005Sida 20

ABS Relays Transformatorskydd

4.6.2 Nät med likriktare och frekvensom-riktare utan pulsbreddsmodulering

När likriktare eller statiska frekvensomrik-tare används i ett lågspänningssystem.kan inte en spänningstransformatoranvändas i systemets nollpunkt. Den kanbli mättad med likström och då bliskadad.

lågpänningsnätet kommer automatsäkrin.gen (MCB) att lösa ut transformator-brytaren .Ett motstånd begränsarströmmen genom automatsåkringen. SeFig. 17.

Om likspänningslänkens spänning i enstatisk frekvensomriktare regleras ochom den maximala frekvensen är 65 Hzkan ett jordfelsrelä typ RAEUB rekom-menderas. Se Fig. 17.

Relä RAEUB kan också användas i sys-tem utan någon nollpunkt. Se B03-2712

Istället för en spänningstransformatormåste en nollpunktsutrustning med ettspänningsberoende motstånd användas.Motståndet begränsar spänningen om ettöverslag inträffar.

Ett jordfel i reläkretsen upptäcks inte vidnormal drift. Men '.I'id ett jordfel i

Fig.1 7 Överslagssk:ydd och jordfelsskydd typ RAEUB

nåt med vs-Is omriktare och i nåt medinduktiva omrörare.

För jordfelsövervakning injicerar RAERAen 40 V likspänning i nätet och mätersedan den likström som uppstår vid ettjordfel.

Nollpunktsutrustningen har ett spännings-beroende motstånd i serie med ett luft-gap och i reläkretsen ingår ett motståndoch en automatsäkring. Se Fig. 18.

4.6.3 Nät med likriktare och frekvensom-riktare med pulsbreddsmodulering

Jordfelsskydd typ RAEUB eller ett noll-punktspänningsskydd kan inte användasom frekvensomriktaren är pulsbredds-modulerad (PWM). Frekvensomriktaremed PWM genererar övertonsspännin-gar .För vissa frekvenser kan de blihögre än grundtonsspänningen (50 Hz) inollpunkten vid ett }Drdfel.

För lågspänningsnät med PWM frekven-somriktare används ett relä typ RAERAsom fungerar både för jordfelochöverslag. Se Fig. 18.

RAERA kan även användas i nät utannågon nollpunkt. Se 803-2711.

RAERA tar hand om de typiska problemsom uppstår i nät med PWM frekven-somriktare. Relät kan också användas i

AGO3-5005Sida 21

ASB Relays Transformatorskydd

Fig .18 Jordfelsskydd och överslagsskydd

5. VAKTER

samt kan därför upptäckas innan feletblivit så stort att det kan upptäckas avreläskydden.

5.1 Allmänt

Vakterna på en transformator är mycketvärdefulla. De kan u~lptäcka onormaladrifttillstånd som kan leda till att fel upp-står. En del vakter kan även detekterafel. När ett allvarligt fel uppstår i transfor-

matorn erhålles ett oljeflöde genom gas-vakten som sluter en normalt öppenkontakt för utlösning av transformator-brytarna. Utlösningskontaktens funktions-tid beror på transformatorns storlek.felets intensitet och läge. Funktionstidenkan därför variera mellan 0.1-0.3 s.

En gasvakt t.ex. upptäcker småmängder av gas i en transformator ochger signal när någonting är onormalt. Vidett fel löser gasvakten ut transformator-brytarna. Gasvakten fungerar därför ävensom ett reservskydd tör transformatornsreläskydd.

Om gasvakten har fungerat skall gasensom samlats upp i gasvakten under-sökas. Följande karaktär hos gasen kananvändas som en preliminär indikationpå orsaken till gasutvecklingen.

Vilka vakter en transformator bör utrus-tas med varierar beroende på transfor-matortyp, storlek och spänningsnivå.

5.2 Gasvakt

Vid ett fel i en oljeisoierad transformatoruppstår i regel en ljusbåge som sönder-delar oljan varvid gas erhålles. Gasenpasserar genom röret till expansions-tanken och kan därför upptäckas avengasvakt på röret.

Gasvakten har en avdelning för uppsam-ling av gas med en signalkontakt och enanordning för utlösning vid ett allvarligtfel. Luft som samlas i gasvakten kommer

normalt från luftbubblor som blivit in-stängda i transformatorn när den fylldesmed olja. De gasvaktsignaler som föror-sakas av luft som varit instängd upphörefter en tids drift.

Små mängder av gas som bildats underlång tid samlas i gasvakten. Närtillräcklig mängd samlats sluter signaI-kontakten. Ett fel som utvecklas lång-

Transformatorskydd AGO3-5005Sida 22

ABB

Relays

5.3 Temperaturövervakning

För hög temperatlur i en transformatorkan bero på överbelastning eller att kyl-ningen försämrats eller upphört, t,ex.fläktkylda (ONAF) transformatorer.

utlösningskontakter ställs in för funktionvid en högre temperatur. TITG 64 kanställas in för funktion upp till 160 oG.

Det termiska relät typ RXVE 4 med kom-pensation för kylmediets temperatur kananvändas. men endast en temperatur-nivå kan ställas in.

Det största bidraget till en transformatorsvärme kapacitet kommer från oljan. Dentidskonstant med vilken oljans tem-peratur följer en ändring av belastningenuppgår till flera tin1mar. Under ett dygnsbelastningsvariationer kan därförbelastningen tillfälligt tillåtas överstigatransformatorns mlärkeffekt väsentligt.Enligt gällande standard tillåts kortvarigaöverbelastningar på upp till 1,5 ggrtransformatorns märkeffekt.

Bimetallreläer är inte lämpliga som över-lastskydd. Deras tids-konstant T överens-stämmer inte med tidskonstanten för entransformator.

5.4 Tryckvakt för lindningskopplareÖverströmsreläer kan därför inteanvändas som skydd mot överbelast-ning. De måste hal en inställning somtillåter kortvarig överbelastning av trans-formatorn.

Om ett fel med gasutveckling inträffar ien lindningskopplare monterad i ett egetutrymme kan en tryckvakt användas förmomentan utlösning av transformator-brytarna innan trycket hinner bli för stort

Temperaturen på oljefyllda transfor-matorer övervakas med kontaktter-mometrar .De ing~lr normalt i en trans-formators standardutrustning. Det finnstvå typer att välja mellan, oljetempera-turvakt och lindningstemperaturvakt.

De tryckvakter som levereras av ABB harett inställningsområde 30-150 kPa ochen funktionstid på 10-15 ms. Vakten ärvid leverans inställd på ett lämpligtfunktionsvärde för den typ av lindnings-kopplare som anvånds.

Oljetemperaturvakt typ TITG 54 har enkänselkropp i en fi,cka på transformator-locket. Den mäter därför temperaturenpå oljan under loc.,et, den sk toppolje-temperaturen. Vakten har ett instrumentsom visar temperaturen och kontakterför start av kylutru~;tning, signalgivningoch eventuellt utlösning. Instrumentet ärkompenserat för ol"r1givningens tem-peratur.

5.5 Tryckventil

Ett överslag eller en kortslutning i en 01-jefylld transformator kan förorsaka ett förhögt tryck i transformatortanken. Över-trycket kan begränsas till ett för tankenofarligt värde med en tryckventil.

Tryckventiler levererade av ABB öppnarvid 12.t. 12 kPa inom c:a 2 ms. Ventilenstängs automatiskt när övertrycketupphör.

5.6 Oljenivåvis8re

Lindningstemperaturvakt TITG 64 ärutförd på liknande sätt som TITG 54 menhar dessutom i instrumentet ettvärmeelement som påverkas av transfor-matorns belastningsström. Hur stordenna påverkan blir kan ställas in meden reostat. Med transformatorns värme-prov som utgångsl=lunkt väljes eninställning så att instrumentet istället förtoppoljetemperaturen visar lindningenstemperatur i den normalt varmaste delenpå lindningen, den sk ..hot spot" tem-peraturen. Funktionen ges en tids-konstant motsvararide lindningenstidskonstant (några minuter). Mätsys-temet är kompenserat för omgivningenstemperatur.

Oljefyllda transformatorer med expan-sionskärl förses med en oljenivå-visare. Den visar oljenivån och har dessutom två kontakter för signal vid max.och min. tillåten oljenivå.

5.7 LufttorkningsapparatOljetemperaturvaktens kontakt för tidigsignalgivning ställs normalt in för funktionvid c:a 75 °C. För utlösning i en kris-situation ställs ibland en kontakt in förfunktion vid 100-110 °C. Övriga kontak-ter kan användas fc;r start och stopp avkylpumpar och fläkt.ar när oljetempera-turen ändras pga varierande belastningoch omgivningstemperatur.

En lufttorkningsapparat med silikagelanvänds för torkning av den luft somsugs in i expansionslc.ärlet när belastningoch temperatur minskar och därmed ol-jans volym. Silikagelet i torkapparatenkan absorbera fuktighet motsvarande 200/0 av sin vikt. När silikagelet blivit måttatmed fukt har färgen ändrats från blå tillsvagt ljusröd (skär). Silikagelet skall dåersättas med nytt silikacel.Lindningstemperaturvaktens signal- och


6.

SAMMANFATTNING

Den skyddsutrustning som diskuterats ärutformad för att vid ett transformatorfelbegränsa skadornas omfattning ochstörningarna på kraftsystemet.

temjordning och övriga reläskydd inäten. Kraftföretagen har dessutom olikauppfattning om behov och val av skydds-utrustning för en transformator. Någragenerella råd och rekommendationer förvilken skyddsutrustning som skall väljaskan därför inte ges.

Vilken skyddsutrustning som bör väljaspåverkas av transformatorns storlek ochkopplingsbild, spänningsnivå. nätens sys.

REFERENSER7,

COMBIFLEX Monteringssystem tör reläer 1MDB14003-SV

COMBITEST 1MDB12006-SVRelåprovningssystem

RADHA Trefa~i högimpedans differentialskydd 1MDBO9017-SV

RADHD 1MDBO4008-SVEnfas högimpedans jordfelsdifferentialskydd

RADSB T ra ns f orm a t o rd iff e re nt i a I s kyd d 1MDBO4007-SV

RADSG Snabbt generatordifferentialskydd 1MDBO2006-SV

RAISA Övertonsstabiliserat överströms- eller jordfelsskydd 1MDBO4010-SV

RAKZB Trefas impedansskydd 1MDBO9016-SV

1MDBO4009-SVRATUB Övermagnetiseringsskydd för transformatorer

1MDBO6006-SVRAZOA Trefasigt trestegs distansskydd

RXEG 21 Momentant maximal- och minimalspånningsrelå för vs 1 MDBO9009-8V

RXVE 4 Termiskt överströmsskydd 1MDBO9013-SV

1MDBO9018-SYRAERA Jordfelsskydd för system med frekvensomriktare

Jordfelsskydd för system med strömriktare 1MDBO9019-SVRAEUB

transformatorskydd - abb group · 2018-05-09 · driften och skötseln aven transformator kan bidra...

Documents