Protection du transformateur contre les hautes tensions d'entrée. Protection du transformateur de puissance

La source d'alimentation des équipements électriques dans les entreprises sont les transformateurs de puissance, le plus souvent leur travail est associé à une haute tension (plus de 1000 V) et à des courants élevés. Par conséquent, leurs dimensions, leur coût et leurs coûts de réparation sont importants même pour une production à grande échelle. À cet égard, respectivement, pour que ces appareils coûteux eux-mêmes et l'équipement électrique qu'ils alimentent soient protégés de manière fiable, toute une gamme de protections est utilisée. Les choisir et les configurer est une tâche assez difficile, il vaut donc la peine d'analyser chacun d'eux en détail. Bien sûr, cela ne s'applique qu'aux gros transformateurs triphasés dans les sous-stations. Pour alimenter et protéger les transformateurs de faible puissance, un disjoncteur ou des fusibles suffisent. Trop cher et injustifié à installer liste complète protection, par exemple, sur tous les transformateurs de soudage utilisés dans l'atelier.

Protection de base du transformateur

N'importe quel protection relais Le transformateur est conçu pour fonctionner en cas de dommage ou de fonctionnement anormal de cet appareil. Il est à noter que certains d'entre eux visent un arrêt instantané en cas d'accident, tandis que d'autres ne donnent qu'un signal d'avertissement au personnel. À son tour, le personnel agit déjà sur des instructions qui sont élaborées directement et individuellement pour chaque programme d'approvisionnement et poste de distribution. Afin de voir quel type d'accident s'est produit, des relais de signalisation (clignotants) sont utilisés en parallèle, qui doivent être signés conformément aux règles.

Pour protéger le transformateur, toute une panoplie de mesures et de circuits électromécaniques est utilisée, voici les principaux :

1. protection différentielle. Il protège contre les dommages et les courts-circuits à la fois dans les enroulements et sur les bornes extérieures. Agit uniquement à l'arrêt ;
2. Protection gaz. Protège contre la surpression à l'intérieur du vase d'expansion due au dégagement de gaz ou à l'éjection d'huile, ainsi qu'à une baisse de son niveau en dessous d'une certaine lecture critique ;
3. Protection thermique. Il s'organise principalement sur des alarmes thermiques (TS), qui donnent un signal à la console du personnel ou pour enclencher les ventilateurs de refroidissement. Ce type de protection supplémentaire sert d'avertissement dans les phases initiales des situations d'urgence. Dans ce cas, le choix du véhicule lui-même n'est pas important, l'essentiel est de définir la plage correcte à laquelle le signal doit être donné. Le chauffage au mazout maximal autorisé est de 95 degrés;
4. Protection contre les sous-tensions. Fournit un arrêt lorsque le niveau de tension d'entrée chute en dessous du niveau autorisé. Il a souvent une temporisation, ce qui permettra de ne pas réagir aux petits rabattements ;
5. D'un défaut à la terre. Il est réalisé en installant des transformateurs de courant dans la connexion du boîtier et de la boucle de terre;
6. Le courant maximum (MTZ) joue le rôle mécanisme de défenseà la fois avec des courts-circuits dans le circuit de courant secondaire et avec de grandes surcharges.

Différentiel de protection du transformateur

C'est l'une des protections les plus rapides et les plus importantes nécessaires pour fonctionnement fiable les transformateurs suivants :

1. Sur les transformateurs abaisseurs à fonctionnement unique dont la puissance est supérieure à 6300 kVA ;
2. Avec le fonctionnement en parallèle de ces appareils d'une puissance de 4000 kVA et plus. Avec ce raccordement, cette protection est une garantie non seulement de rapidité, mais aussi d'arrêt sélectif du seul appareil endommagé, et non d'un black-out complet de l'équipement électrique alimenté, entraînant des pertes de production ou l'apparition d'appareils défectueux. des produits;
3. Si la surintensité du transformateur ne fournit pas la sensibilité et la vitesse de déclenchement nécessaires, et peut fonctionner avec une temporisation de plus d'une seconde ;
4. Si les transformateurs sont de puissance inférieure, la coupure de courant habituelle est utilisée, connectée au relais de courant.

a - fonctionnement normal, b - en cas de court-circuit entre les enroulements.

Principe de fonctionnement protection différentielle est basée sur une comparaison du courant, ou plutôt de son amplitude. La comparaison a lieu à la fin et au début de l'aire protégée. Le site dans ce cas est l'un des enroulements abaisseurs. C'est-à-dire qu'un transformateur de courant est installé du côté haut et l'autre du côté bas.

Le schéma montre le raccordement des transformateurs TT1 et TT2 connectés en série. T est un relais de courant qui reste inactif lorsque fonctionnement normal, lorsque les courants sont les mêmes, c'est-à-dire que leur différence sera égale à zéro. Lors de l'apparition d'un court-circuit dans la section protégée du circuit, une différence de courant apparaîtra et le relais sera tiré, déconnectant ainsi le transformateur du réseau. Ce type de protection fonctionnera à la fois avec les défauts entre spires et entre phases. Le travail instantané d'un tel équipement protecteur ne nécessite pas de délai, puisque sa rapidité de réaction est son principal facteur positif. Le choix de l'insertion du relais T doit être effectué par des laboratoires électrotechniques ou des concepteurs. cet équipement. Pour chaque cas spécifique, le niveau de courant d'appel du relais peut être modifié afin qu'il n'y ait pas de faux positifs.

Le principe de fonctionnement de la protection gazeuse des transformateurs

La protection au gaz des transformateurs de puissance est basée sur le fonctionnement d'un relais à gaz, qui est illustré sur la figure.

Dans une fenêtre spéciale, lorsque des gaz sont libérés, des bulles peuvent être vues.

Le relais est un récipient métallique dans lequel se trouvent deux flotteurs spéciaux. Ils sont encastrés dans une canalisation inclinée. À son tour, cette canalisation est un lien de liaison entre le corps de refroidissement avec un radiateur et le vase d'expansion.

Si le transformateur est en état de marche, le relais de gaz est rempli d'huile de transformateur et les flotteurs de relais sont dans un certain état de non-fonctionnement, car ils contiennent de l'huile. Les flotteurs sont directement connectés au groupe de contact, qui dispose d'un signal d'urgence et d'avertissement. A l'état normal, les contacts sont en position ouverte. Lorsque l'huile est chauffée, en cas de processus anormal en fonctionnement, du gaz s'en dégage, qui, selon la loi de la physique, monte naturellement plus facilement. Sur le chemin des gaz, il y a un relais de gaz et ses flotteurs qui, lors de l'accumulation d'une certaine quantité de gaz le soulevant, se mettent en mouvement, ce qui ouvre la première marche. Avec un développement plus rapide des événements, le deuxième flotteur est mis en mouvement et ferme la deuxième étape, ce qui entraîne un arrêt. Le prélèvement d'un échantillon d'huile et sa vérification, ainsi que l'analyse chimique, permettent de déterminer la nature des dommages.

Dans la pratique, toutes les opérations d'un relais à gaz ne conduisent pas à un échantillonnage et à une analyse de l'huile, parfois lors du remplissage, de l'air peut pénétrer dans le système, qui pendant le fonctionnement va monter et peut provoquer le déclenchement de cette protection. Pour ce faire, il vous suffit d'ouvrir un robinet spécial (vanne) situé sur le boîtier du relais et de libérer l'air. Cette procédure est effectuée la première fois que le flotteur d'avertissement est déclenché.

Le choix du relais lui-même est basé sur la conception du transformateur et ses dimensions. Très souvent, plusieurs types de cet appareil RGCHZ-66, PG-22, BF-50, BF-80, RZT-50, RZT-80 sont utilisés. Tous ont une fenêtre de visualisation et un boîtier étanche.

La protection contre les gaz du transformateur et le principe de fonctionnement, le travail, en principe, sont simples, il vous suffit de les comprendre une fois.

Protection contre les surintensités du transformateur

Le rôle principal du dispositif de déconnexion avec une augmentation du niveau de courant critique, pour les transformateurs non pétroliers et ayant batterie faible sert de fusible. Un tel élément de protection permet au personnel qui ne comprend pas la raison de l'arrêt de refermer, ce qui peut endommager l'équipement ou provoquer un incendie. Les fusibles sont également équipés de transformateurs de tension de mesure, qui sont situés au niveau des sous-stations dans les cellules de l'appareillage, de la même manière que les disjoncteurs à huile. Ils sont conçus pour mesurer la tension dans un réseau de 6000 kV et plus, ainsi que pour les circuits de protection contre l'augmentation ou sous-tension.

Pour les transformateurs, le choix des fusibles s'effectue à partir du rapport suivant

Ivs - courant de fusible de fusible;

Dans. tr. - courant nominal de l'enroulement primaire du transformateur, dans le circuit duquel il est installé.

Un fusible est le moyen le plus simple de protéger un transformateur contre les surintensités.

Le courant de fonctionnement de la protection maximale lorsqu'elle est installée sur le côté inférieur est sélectionné en fonction de l'amplitude de la charge pour laquelle le transformateur est conçu. Bien entendu, lors du choix de la protection de relais de cet appareil, il convient également de prendre en compte les courants de démarrage à court terme qui se produisent lors du démarrage des machines électriques tournantes. Le fonctionnement de telles protections est basé sur des transformateurs de courant, voici quelques-uns des schémas de connexion les plus courants.

Il existe deux niveaux (degrés) d'arrêt, l'un peut être une coupure de surcharge et l'autre fonctionne déjà comme une coupure de courant maximum, avec une augmentation significative du courant dans les circuits contrôlés, y compris les courts-circuits. Le chiffre 6 indique les instruments de mesure.

Vous trouverez ci-dessous un schéma plus avancé et détaillé, déjà directement connecté au relais dans le circuit des bobines du disjoncteur d'huile.

Protection du transformateur de four

Le fonctionnement des fours est associé à une forte augmentation et diminution du courant, par conséquent, la protection différentielle n'est pas recommandée ici, mais uniquement la protection gaz et thermique. Les éléments chauffants de ces fours peuvent fonctionner à basse tension de 220 à 660 volts. Le plus souvent, des transformateurs de four électriques spéciaux sont utilisés ici. Bien sûr, nous parlons de fours pour la fusion du métal et non pour la cuisson. Dans ceux-ci, les modes de fusion sont modifiés à la fois par la tension d'alimentation et l'amplitude du courant d'arc. Les transformateurs de four doivent être équipés d'une protection contre les surcharges, ainsi qu'en cas de court-circuit.La protection contre les surcharges est installée sur le côté bas et les transformateurs de courant pour un fonctionnement instantané sur côté haut. Dans le même temps, le réglage du relais est ajusté de manière à ne pas s'éteindre pendant les courts-circuits de fonctionnement normal, car ils fonctionnent dans ce mode et pour certains courts-circuits, l'arrêt ne devrait pas se produire, mais seulement le soulèvement des électrodes .

Dans tous les cas, au final, je tiens à souligner que les conséquences des modes de fonctionnement anormaux du transformateur, et donc le coût des réparations ultérieures, dépendent du réglage et du bon fonctionnement.

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Chapitre dix
SCHÉMAS DE PROTECTION DES TRANSFORMATEURS
Les schémas électriques de protection des transformateurs abaisseurs, réalisés en courant alternatif et continu de fonctionnement, sont développés dans les Directives, toujours en vigueur à l'heure actuelle avec quelques modifications, principalement relatives à la protection différentielle (§ 6-5 et 6-6). Ce chapitre ne fournit qu'un des schémas de circuit modernes de protection des transformateurs, sur l'exemple duquel vous pouvez voir dans l'ensemble tous les principaux types de protection abordés dans les chapitres précédents.
Sur la fig. 10-1 montre un exemple typique schéma protection en commande sur courant alternatif de fonctionnement d'un transformateur à deux enroulements 110/10 (6) kV avec un schéma de connexion d'enroulement U / L-11 et avec régulation de tension en charge, sans interrupteur côté HT. Le schéma est donné avec des abréviations, qui sont précisées dans la description du schéma.

Le schéma explicatif (Fig. 10-1, a) montre des transformateurs de courant du côté 110 kV du type TVT-110 (intégrés dans les traversées du transformateur) avec deux noyaux identiques ITT et 27T, ainsi que des transformateurs de courant du côté 10 ( 6) côté kV, par exemple type TVLM, noyaux de classe P (4ТТ - pour la protection des relais) et 0,5 (ЗТТ - pour les instruments de mesure).

Les types de protections installées sont classiquement indiqués : / - courant différentiel avec freinage ; 2 - courant maximum avec un démarrage en tension avec deux temporisations (£i - pour ouvrir l'interrupteur B côté 10 (6) kV et Bz - pour activer le court-circuit court-circuit côté 110 kV); 3 - gaz; 4 - protection contre les surcharges de courant maximales. Les dispositifs de commutation et leurs électroaimants de commande sont représentés.

Riz. 10-1. Un schéma type de protection et de commande sur courant alternatif de fonctionnement d'un transformateur à deux enroulements 110/10 (6) kV (le schéma est donné avec des abréviations) : a - schéma explicatif ; b - circuits de courant; c - circuits de tension de l'élément de tension de démarrage; g - circuits opérationnels des protections de courant différentiel et maximum ; e - circuits de contrôle opérationnel
Sur la fig. 10-1.6 montre les transformateurs de courant et les éléments de mesure (relais de courant) des protections de transformateur suivantes :
courant différentiel avec freinage - TDTa et TDT de type DZT-11 (ch. 6);
protection contre les surintensités contre les courts-circuits externes - 1RT et 2RT type RT-40 (Ch. 8) ;
protection contre les surcharges de courant maximum agissant sur le signal - relais ZRT type RT-40.
Les circuits de protection de courant comprennent également un relais de courant triphasé spécial Ya G de type RT-40 / R-5, dont les contacts sont utilisés dans le circuit pour bloquer l'arrêt du séparateur OD (Fig. 10-1, e).
Sur la fig. 10-1, c montre l'élément de tension de démarrage dont le principe de fonctionnement est considéré au § 8-5. C'est sur le shinki Tension alternative alimenté en TN 10(6) kV. La tension nominale sur les pneus est de 100 V.
Sur la fig. 10-1, d montre les circuits opérationnels de protection contre le courant différentiel et le courant maximum. La source de courant pour les relais intermédiaires RPA et RPS (type RP-321), ainsi que le relais temporisé RV (RVM-12) sont les transformateurs de courant ITT et 2TT (Fig. 10-1.6). Les circuits de courant secondaires de ces transformateurs de courant comprennent les enroulements primaires des transformateurs de courant saturables intermédiaires T (RPa et T \ RPS. Leurs enroulements secondaires T2RPa et T2RPs alimentent par des ponts redresseurs les enroulements de relais RP a et RPs, à condition qu'ils fonctionnent et ferment leur contacts du relais TDT ou TDTS (protection différentielle) ou RV \ (relais à temps de protection maximum). En même temps, un courant de court-circuit secondaire doit traverser les enroulements primaires de TxRPk et T \ RPS ou l'un d'eux. Après le relais RP est activé, tous ses contacts de fermeture sont fermés, y compris RPA1u RPsi qui effectuent l'auto-maintien du relais. Ceci est fait pour assurer un état fermé fiable et suffisamment long des contacts du relais RP-321 situé dans les circuits de déclenchement (RPA2 et RPS2 en Fig. 10-1, (9). Le relais RP-321 diffère de celui décrit au § 4-5 du relais RP-341 par l'absence de contacts puissants qui déshunt EO et EV.
Le relais temporisé RV (type RVM-12, § 8-4) a trois contacts dans le circuit :
RV \ - fermeture, qui ferme le circuit du RPA et du RPS, ce qui conduit à l'inclusion d'un court-circuit court-circuit (Fig. 10-1, e);
РВ2 - pulsé, avec un délai plus court que РВи fermant le circuit de déclenchement du disjoncteur V 10 (6) kV (Fig. 10-1, e);
RVz - impulsion, fermant avec une temporisation d'environ 0,5 s le même circuit au moment où l'interrupteur est activé manuellement ou depuis l'automatisation (AR); ce circuit, appelé circuit "d'accélération de la protection après AR", est créé pendant une courte durée, environ 1 s, par la fermeture du contact RPU et sert à accélérer la déconnexion d'un court-circuit stable. du côté 10(6) kV (Fig. 10-1, e).
Le moteur à relais temporisé PB(M) peut commencer à fonctionner sous deux conditions simultanées : le passage du courant de court-circuit. sur deux ou un de enroulements primaires transformateurs de courant intermédiaires TschRV ou T1SRV et fermant le circuit de son enroulement. Cette dernière est réalisée par les contacts de fermeture des relais de courant de protection maximum 1PT ou 2PT, ainsi que par les contacts d'ouverture des relais 2RP et B (Fig. 10-1,d). Le relais répéteur de l'élément de tension de démarrage 2RP en mode normal est alimenté via le contact de fermeture du relais PH (Fig. 10-1, e). Le contact de coupure 2RP dans le circuit PB(M) est ouvert dans ce cas. En court-circuit l'élément de tension de démarrage est activé, le contact fermé PH s'ouvre, 2RP perd de l'alimentation, après quoi le contact 2RP dans le circuit PB(M) se ferme, démarrant la protection contre les surintensités par tension (§ 8-5). Sur la fig. 10-1, les contacts du relais 2RP, comme tous les autres relais, sont représentés en position "en stock", c'est-à-dire sans tension ni courant.
En parallèle avec le contact NC 2RP, le contact NC B est connecté - le contact du circuit auxiliaire de l'interrupteur 10 (6) kV ou le relais-répéteur de la position de cet interrupteur. Ceci est fait pour assurer le fonctionnement d'une protection maximale pendant les courts-circuits. entre les transformateurs de courant ZTT - 4TT et l'interrupteur B (Fig. 10-1, a) au moment où le transformateur est alimenté du côté HT et l'interrupteur B est éteint. Étant donné que l'élément de démarrage est alimenté par un TT (Fig. 10-1, a et c) et qu'à ce moment il peut y avoir une tension normale (d'une autre section), l'élément de démarrage ne fonctionnera pas. Au lieu de cela, le démarrage de la protection maximale sera effectué en ouvrant le contact B, fermé lorsque l'interrupteur B 10 (6) kV est en position d'arrêt. Rappelons que le dommage en question est en dehors de la plage de la protection différentielle du transformateur.
Sur la fig. 10-1.5 montre la partie principale du schéma des circuits de commande opérationnels. Les bus de contrôle 1SHU et 2SHU ont une tension de 220 V et sont normalement alimentés par un TSN de 10/0,22 kV (ou 6/0,22 kV). On les appelle chaînes logistiques, car lorsque la source principale est perdue, elles basculent automatiquement sur une autre : soit sur le TSN d'un transformateur de puissance voisin, soit sur leur propre 77/10 (6) kV (par l'intermédiaire d'un transformateur intermédiaire 0,1 / 0,22 kV ). À partir des pneus 1ShU et 2ShU, 2RP est alimenté - un relais répétiteur de l'élément de tension de démarrage (voir ci-dessus), des répéteurs relais de la position des dispositifs de commutation (non représentés sur le schéma), ainsi qu'un chargeur à ultrasons (§ 4- 6).
L'énergie des condensateurs préchargés 1BK-5BK est utilisée pour effectuer les opérations suivantes :
fonctionnement du relais intermédiaire de sortie commune 1RP sous l'action de l'élément de déclenchement de protection contre les gaz RGOU, ainsi que la protection différentielle et maximale via les relais YYAA et RPS (Fig. 10-1,d); les circuits de déclenchement de la protection gaz sont décrits au § 7-2 ;
déconnexion du disjoncteur V 10(6) kV ; son électroaimant de déclenchement EOV peut être connecté à 2BK ou contacter PB2 du premier étage de protection contre les surintensités ou contacter le relais de sortie commun 1RP2 (pour désactiver V en cas de dommages internes aux transformateurs) ou contacter PBz via le circuit "accélération de la protection après refermeture automatique" ;
inclusion d'un court-circuit court-circuiteur ; son électroaimant de commutation EVKZ est connecté au ZBK après activation du relais de sortie commun 1RP et fermeture du contact /P/73 ;
fonctionnement du relais ZRP, permettant d'éteindre le séparateur OD pendant une pause morte (§ 4-4) ; le début d'une pause sans courant est fixé par les contacts d'ouverture des relais de courant RT et RTBU, qui se ferment en l'absence de courant à travers les transformateurs de courant ITT - 2TT et 5TT, respectivement, ainsi que le contact du circuit auxiliaire du court-circuit ou le contact de son relais suiveur, qui se ferme après l'activation du court-circuit ;
arrêt du séparateur OD ; son électro-aimant d'arrêt EOOD est connecté à 5BK après la fermeture du contact du relais ZRP.
Sur la fig. 10-1, e montre une partie des circuits de décharge des condensateurs 1BK-5BK vers une résistance R avec une résistance d'environ 3000 Ohms à travers le commutateur KR et le bloc de test IB. La décharge des condensateurs est effectuée pour assurer la sécurité du travail dans les circuits de protection (§ 4-6). Lors de la décharge, le voyant JIP s'allume brièvement.
Sur la fig. La figure 10-1 ne montre pas les circuits de commande des appareils de commutation, les circuits de signalisation, y compris la protection de gaz et la protection contre les surintensités contre les surcharges, les circuits d'une protection de gaz séparée du changeur de prises en charge ne sont pas représentés.
Dans la revue schéma standard il y a quelques écarts par rapport aux principes de protection par relais des transformateurs, discutés au ch. 4, à savoir : un relais de sortie est installé, commun à toutes les protections, et un seul type de courant de fonctionnement (condensateurs préchargés) est utilisé pour ouvrir automatiquement le disjoncteur 10 (6) kV et activer le court-circuit 110 kV. Dans ce cas, les condensateurs ne sont chargés qu'à partir d'un seul chargeur alimenté par TSN, et le deuxième chargeur (courant, voir Fig. 4-9) n'est pas fourni. Cela réduit la fiabilité du fonctionnement de la protection, car la défaillance d'un seul relais de sortie ou le manque de charge des condensateurs entraîne la défaillance de toutes les protections et l'endommagement du transformateur.

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Pendant le fonctionnement, des courts-circuits entre phases, des courts-circuits d'une ou deux phases à la terre, des courts-circuits entre spires d'une phase et des courts-circuits entre enroulements de tensions différentes peuvent se produire dans les enroulements des transformateurs. Des courts-circuits entre phases et à la terre peuvent également se produire aux entrées des transformateurs et autotransformateurs, des jeux de barres et des câbles. En fonctionnement, des violations des modes de fonctionnement normaux des transformateurs peuvent se produire, notamment: le passage de surintensités à travers un transformateur ou un autotransformateur si d'autres éléments associés sont endommagés, une surcharge, un dégagement de gaz combustibles de l'huile, une baisse du niveau d'huile, une augmentation de son température. En fonction du danger d'endommagement du fonctionnement normal du transformateur, la protection qui corrige la violation agit sur le signal, le déchargement ou le déclenchement du transformateur.

Selon le nombre d'enroulements, les transformateurs sont divisés en deux et trois enroulements. Très souvent, des transformateurs avec un enroulement secondaire divisé sont utilisés - pour réduire les courants de court-circuit, au lieu d'un enroulement secondaire à pleine puissance, 2 ou même 3 enroulements BT de puissance inférieure sont enroulés.

Les enroulements des transformateurs triphasés sont connectés dans un circuit en étoile (Υ) ou en triangle (∆). Dans le circuit en étoile, en plus des bornes de phase, un neutre est généralement sorti. La borne neutre est soit étroitement mise à la terre, soit mise à la terre via un parafoudre ou une réactance d'arc dans les réseaux à neutre compensé. Parfois, la borne neutre n'est pas mise à la terre.

Chaque paire d'enroulements de transformateur forme un groupe de connexion, les principaux sont : Υ/Υ-12, Υ/∆-11. En plus du schéma de connexion, le nom du groupe indique un nombre indiquant le décalage de tension (ou de courant) en phase entre les enroulements secondaire et primaire. Le nombre indiquant le déphasage de l'enroulement secondaire correspond à la position de l'aiguille des heures (tension inférieure) par rapport à l'aiguille des minutes (tension supérieure) à la position 12 heures. Le groupe le plus couramment utilisé est Υ / Υ–12, dans ce groupe la tension secondaire est en phase avec le primaire - les aiguilles des heures et des minutes sont à 12 heures, ou Υ / ∆–11 - l'aiguille des heures est à 11 heures et l'aiguille des minutes est à 12. La tension secondaire est en avance sur la tension primaire d'un angle de 30°.

Les transformateurs peuvent être connectés au réseau à l'aide de :

Commutateurs ;

Fusibles ou fusibles ouverts ;

Séparateurs automatiques ou interrupteurs de charge conçus pour éteindre le transformateur pendant un temps mort.

La connexion des transformateurs au réseau par des fusibles est utilisée dans les circuits de sous-station simplifiés 6-35 kV en l'absence d'équipement du côté haute tension du transformateur.

Il existe des fusibles PK-10, PKT-10, PKI-10, PSN-10., PSN-35. Le courant de la cartouche fusible dépend de la puissance du transformateur, par exemple : voir tableau 5.1.

Les fusibles PSN-35 sont utilisés pour les transformateurs avec une tension de 35 kV de faible puissance (jusqu'à 1000 kVA), généralement dans les sous-stations mobiles. Avec l'aide de tels fusibles, il est pratiquement impossible d'assurer la sélectivité de la protection du transformateur avec la protection d'entrée, ils sont donc coordonnés directement avec la protection des lignes 6-10 kV partant des jeux de barres. Ont également été développés, mais n'ont pas trouvé d'application, des fusibles de déclenchement de 110 kV de type PS-110U1.

Les fusibles sont conçus pour couper le courant de court-circuit dans le transformateur, ils sont donc testés en fonction du courant de coupure de court-circuit nominal. Le courant de coupure nominal des fusibles 6-10 kV peut être compris entre 2,5 et 40 kA. De plus, la tension nominale du fusible doit être sélectionnée. Il est également inacceptable d'installer un fusible 6 kV sur un transformateur 10 kV, et un fusible 10 kV sur un transformateur 6 kV. Dans le premier cas, le fusible peut se chevaucher sur la surface et dans le second, l'arc à l'intérieur du fusible peut ne pas s'éteindre.

En plus des fusibles décrits ci-dessus, qui assurent la déconnexion en cas de court-circuit, des fusibles ouverts étaient auparavant utilisés pour les transformateurs de 110 kV. Le transformateur était connecté à la ligne par de fins fils d'aluminium. Lorsqu'ils ont brûlé, un arc électrique est apparu. Les liaisons fusibles ouvertes n'ont pas pu couper le courant de court-circuit, après leur grillage, un court-circuit s'est produit du côté HT, qui aurait dû être coupé par la protection de la ligne d'alimentation.

Riz. 5.1. Schémas de connexion d'un transformateur abaisseur au secteur:

avec un interrupteur ( UN) et un séparateur avec un court-circuit ( b Et V)

À une tension supérieure de 35 kV ou plus, le moyen le plus courant pour les transformateurs d'une puissance supérieure à l MBA de connecter le transformateur d'une sous-station de dérivation et de cul-de-sac à la ligne consiste à se connecter via un séparateur automatique ( OD) avec l'installation d'un court-circuiteur (SC) (Fig. 5.1 b,V). Le court-circuit est installé en 2 phases à une tension de 35 kV et en une phase à une tension de 110 kV et plus. Dans ce cas, en cas d'endommagement du transformateur, sa protection par relais donne l'ordre d'activer le court-circuit, après quoi la protection par relais de la ligne d'alimentation est activée et le disjoncteur est désactivé ( DANS) de cette ligne. Il y a une pause morte, pendant laquelle l'automatisme donne l'ordre d'éteindre OD, et la ligne est réactivée à partir de l'appareil AR.

Le plus préférable est la connexion du transformateur via l'interrupteur (Fig. 5.1, UN). La figure montre un disjoncteur avec des transformateurs de courant (TV) intégrés.

Si le transformateur protégé a des transformateurs de courant intégrés (TBT), un disjoncteur moins cher sans TC intégrés est nécessaire, dont le coût d'installation peut être proportionnel à l'installation d'un court-circuit et d'un séparateur. La plupart des sous-stations actuellement en construction sont équipées de disjoncteurs côté HT.

Lors du raccordement du transformateur selon les schémas de la fig. 5.1, il est possible de mettre pleinement en œuvre les exigences de protection du transformateur spécifiées dans la sous-section suivante.

Comme vous le savez, les transformateurs de puissance (ci-après - ST) sont les éléments les plus critiques et les plus coûteux des circuits de toutes les sous-stations électriques, il est donc extrêmement nécessaire d'aborder avec compétence l'organisation de leur protection. Seule cette approche vous permet d'éliminer complètement la possibilité de dommages de tous les types de courts-circuits et de modes anormaux.

Types de dommages. Pendant le fonctionnement des transformateurs, les types de dommages suivants peuvent survenir :

Courts-circuits triphasés et biphasés côté basse tension ;
- courts-circuits monophasés à la caisse côté haute tension ;
- courts-circuits entre spires ;
- courts-circuits entre phases derrière le transformateur ;
- courts-circuits monophasés derrière le transformateur.

Types de protection. Pour garde ST ayant une puissance supérieure à 1 MVA, les variétés suivantes en sont aujourd'hui utilisées à partir de dommages internes et de divers modes anormaux:

Protection différentielle longitudinale, qui protège contre tous les types de courts-circuits, tant dans les enroulements qu'à leurs bornes. En règle générale, il est installé sur des transformateurs d'une capacité de 6,3 MVA et plus. La zone de couverture est limitée par les transformateurs de courant sur les côtés haut et bas du transformateur.

Le moyen le plus avancé pour protéger les transformateurs de tous les courants actuellement connus est la protection par relais basée sur le principe différentiel.

La protection différentielle se caractérise par une sélectivité d'action ou sélectivité. Cela signifie que la protection dans la zone de l'installation électrique entre les transformateurs de courant, à l'entrée de la tension la plus élevée, avant le transformateur de puissance et à l'entrée de la ligne basse tension sortante, après le transformateur de puissance

Les avantages incluent une petite quantité de courant de déclenchement. Pour les transformateurs d'une puissance de 63 mVA ou plus, le courant est compris entre 0,1 et 0,3 A par rapport au courant nominal, une telle valeur de courant de déclenchement fournit un facteur de sensibilité de 1,5 à 2,0 pour tourner et intercoil les courts-circuits dans les enroulements torsadés et conventionnels. Le temps de réponse de la protection est très court (15-20ms). Le haut degré de sensibilité et le temps de réponse très court de la protection différentielle permettent de réduire l'ampleur des dommages et de réduire le temps de remise en état des équipements.

Protection différentielle longitudinale installé sans faute pour les transformateurs d'une puissance de 6300 kVA, il sert à prévenir les pannes d'équipement dues aux courts-circuits polyphasés à l'intérieur des enroulements et aux bornes.

La protection différentielle des transformateurs est obligatoire pour l'installation de transformateurs fonctionnant en parallèle avec une puissance à partir de 4000 kVA. Les transformateurs de petite puissance à 1000 kVA sont équipés d'une protection différentielle, en l'absence de protection par gaz, et si la protection contre les surintensités est conçue pour une longue temporisation à partir de 0,5 s, et que la coupure de courant a un faible degré de sensibilité.

Protection longitudinale différentielle avec des courants circulants, déconnecte le transformateur de puissance, immédiatement après un défaut, sans temporisation.

Protection différentielle - principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement de la protection différentielle repose sur l'application de la première loi de Kirchoff. L'objet protégé est pris comme un nœud, le courant est fixé complètement sur toutes les branches reliant l'objet au réseau électrique extérieur.

En cas de défaut sur la branche de départ, la somme des courants entrant et sortant du nœud est nulle.

Si l'objet est endommagé, en cas de court-circuit, la somme des courants dans les branches sera égale aux courants de court-circuit.

La protection différentielle du transformateur diffère de la protection différentielle des lignes à haute tension et des générateurs par la présence d'une inégalité des courants primaires des différents enroulements du transformateur et d'un décalage de phase.

Protection différentielle transversale des lignes électriques

La protection est construite de manière identique à la longitudinale et repose sur le principe de la comparaison des courants, uniquement pour la protection des lignes aériennes et des lignes câblées, l'installation des transformateurs de courant est réalisée sur différentes lignes, qui sont alimentés à partir d'une source unique, par exemple, à partir d'un seul interrupteur de charge, et non aux extrémités d'une section de ligne. Les transformateurs de courant doivent être identiques dans leurs paramètres, leur rapport de transformation doit être le même.

Après la déconnexion d'une des lignes, par des contacts auxiliaires de disjoncteurs haute tension, la protection différentielle est mise hors service, ceci afin d'éliminer la non-sélectivité de l'action lors d'un court-circuit externe.

Le principe de fonctionnement de la protection différentielle transversale vous permet de vous passer de régler la protection pour ralentir, ce qui signifie qu'en cas de court-circuit de la ligne, un arrêt instantané se produira, en cas de court-circuit aux extrémités opposées de la ligne, une action en cascade (alternative) de la protection différentielle est observée.

Les principales conditions de choix du courant de fonctionnement:

1. En cas de courts-circuits externes, la protection contre le courant de déséquilibre maximal ne doit pas fonctionner.
2. Lorsque l'une des lignes électriques connectées en parallèle est déconnectée, si la deuxième ligne est complètement chargée à 100%, la protection ne doit pas fonctionner.
3. La sensibilité de la protection dépend du court-circuit à la limite de l'action en cascade près du point d'égale sensibilité, auquel il y a une égalité des courants dans les relais des ensembles de protection des deux lignes.

Protection différentielle des générateurs

La protection du générateur, dans le stator de la machine, agit pour éteindre champ magnétique générateur (arrêt de la machine AGP), avec sa déconnexion ultérieure du secteur, en utilisant l'interrupteur de charge du générateur lui-même ou l'interrupteur sur le côté de l'unité HV.

Il existe 2 types de protection différentielle de générateur :

1. Protection différentielle longitudinale
2. Protection différentielle transversale.

Le principe de fonctionnement de la protection différentielle des générateurs est identique au principe de fonctionnement de la protection différentielle des transformateurs et des lignes. Basé sur la différence de courants circulant dans des branches connectées en parallèle.

Le relais est connecté à un circuit avec un transformateur de courant, dans un cavalier entre les neutres des enroulements parallèles du stator.

Le principe de fonctionnement est basé sur la comparaison des courants provenant du côté des sorties du générateur.

La zone de protection s'étend aux : enroulements du générateur, fils d'enroulement du stator et jeux de barres, jusqu'à l'appareillage de commutation.