Semua tentang perlindungan transformator dan rangkaian perlindungan transformator

Transformer adalah salah satu komponen paling penting dan mahal dari sistem distribusi mana pun. Ini adalah perangkat statis tertutup yang biasanya basah kuyup dalam minyak, dan karenanya kesalahan yang terjadi padanya terbatas. Tetapi efek dari kesalahan yang jarang terjadi bisa sangat berbahaya bagi trafo, dan lead time yang lama untuk perbaikan dan penggantian trafo memperburuk keadaan. Karenanya perlindungan transformator daya menjadi sangat penting.

Kesalahan yang terjadi pada transformator terutama dibagi menjadi dua jenis, yaitu kesalahan eksternal dan kesalahan internal, untuk menghindari bahaya pada transformator, kesalahan eksternal diselesaikan oleh sistem relai yang kompleks dalam waktu sesingkat mungkin. Kesalahan internal terutama didasarkan pada sensor dan sistem pengukuran. Kami akan membicarakan proses tersebut lebih lanjut di artikel. Sebelum kita sampai ke sana, penting untuk dipahami bahwa ada banyak jenis trafo dan pada artikel ini, kita akan membahas terutama tentang trafo daya yang digunakan dalam sistem distribusi. Anda juga dapat mempelajari tentang cara kerja transformator daya untuk memahami dasar-dasarnya.

Fitur perlindungan dasar seperti perlindungan eksitasi berlebih dan perlindungan berbasis suhu dapat mengenali kondisi yang pada akhirnya menyebabkan kondisi kegagalan, tetapi perlindungan transformator lengkap yang disediakan oleh relai dan transformator arus sesuai untuk transformator dalam aplikasi kritis.

Jadi dalam artikel ini, kita akan berbicara tentang prinsip paling umum yang digunakan untuk melindungi transformator dari kegagalan katastropik.

Proteksi Transformer untuk Berbagai Jenis Transformer

Sistem proteksi yang digunakan untuk trafo daya bergantung pada kategori trafo. Tabel di bawah ini menunjukkan bahwa,

Kategori	Peringkat Transformer - KVA
1 Fase	3 Fase
saya	5 - 500	15 - 500
II	501 - 1667	501 - 5000
AKU AKU AKU	1668 - 10.000	5001 - 30.000
IV	> 10.000	> 30.000

• Transformator dalam kisaran 500 KVA termasuk dalam (Kategori I & II), sehingga dilindungi menggunakan sekering, tetapi untuk melindungi transformator hingga 1000 kVA (transformator distribusi untuk 11kV dan 33kV) Pemutus sirkuit Tegangan Menengah biasanya digunakan.
• Untuk transformator 10 MVA ke atas, yang termasuk dalam (Kategori III & IV), relai diferensial harus digunakan untuk melindunginya.

Selain itu, relai mekanis seperti relai Buchholtz, dan relai tekanan mendadak banyak digunakan untuk proteksi transformator. Selain relai ini, perlindungan beban berlebih termal sering diterapkan untuk memperpanjang masa pakai transformator daripada untuk mendeteksi kesalahan.

Jenis Umum Proteksi Transformer

1. Perlindungan overheating
2. Perlindungan arus berlebih
3. Proteksi Diferensial Transformator
4. Perlindungan Kesalahan Bumi (Dibatasi)
5. Relai Buchholz (Deteksi Gas)
6. Perlindungan over-fluxing

Perlindungan Overheating di Transformers

Transformator terlalu panas karena kelebihan beban dan kondisi hubung singkat. Beban berlebih yang diperbolehkan dan durasi yang sesuai tergantung pada jenis transformator dan kelas isolasi yang digunakan untuk transformator.

Beban yang lebih tinggi dapat dipertahankan dalam waktu yang sangat singkat jika dalam waktu yang sangat lama dapat merusak isolasi karena kenaikan suhu di atas suhu maksimum yang diasumsikan. Suhu dalam transformator berpendingin oli dianggap maksimum ketika 95 * C, di luar itu usia harapan hidup transformator menurun dan memiliki efek merugikan pada isolasi kawat. Itulah mengapa perlindungan overheating menjadi penting.

Trafo besar memiliki perangkat pendeteksi suhu oli atau belitan, yang mengukur suhu oli atau belitan, biasanya ada dua cara pengukuran, satu disebut pengukuran hot-spot dan yang kedua disebut pengukuran oli atas, gambar di bawah ini menunjukkan tipikal termometer dengan kotak pengatur suhu dari Reinhausen digunakan untuk mengukur suhu trafo tipe konservatif berinsulasi cairan.

Kotak memiliki pengukur dial yang menunjukkan suhu transformator (yang merupakan jarum hitam) dan jarum merah menunjukkan titik setel alarm. Jika jarum hitam melebihi jarum merah, perangkat akan mengaktifkan alarm.

Jika kita melihat ke bawah, kita dapat melihat empat panah yang melaluinya kita dapat mengonfigurasi perangkat untuk bertindak sebagai alarm atau trip atau dapat digunakan untuk menghidupkan atau mematikan pompa atau kipas pendingin.

Seperti yang terlihat pada gambar, termometer dipasang di atas tangki trafo di atas inti dan lilitan, hal itu dilakukan karena suhu tertinggi akan berada di tengah tangki karena inti dan lilitan. Temperatur ini dikenal sebagai temperatur oli atas. Suhu ini memberi kita perkiraan Suhu Hot-spot inti transformator. Hadir hari kabel serat optik yang digunakan dalam tegangan rendah berliku untuk secara akurat mengukur suhu transformator. Begitulah cara perlindungan overheating diterapkan.

Perlindungan Arus Lebih di Transformer

Sistem proteksi arus lebih adalah salah satu sistem proteksi yang paling awal dikembangkan di luar sana, sistem arus lebih bertingkat dikembangkan untuk melindungi dari kondisi arus lebih. distributor daya menggunakan metode ini untuk mendeteksi kesalahan dengan bantuan relai IDMT. artinya, relai memiliki:

1. Karakteristik terbalik, dan
2. Waktu operasi minimum.

Kemampuan relai IDMT dibatasi. Relai semacam ini harus disetel 150% hingga 200% dari arus pengenal maksimum, jika tidak, relai akan beroperasi untuk kondisi kelebihan beban darurat. Oleh karena itu, relai ini memberikan perlindungan kecil untuk kesalahan di dalam tangki transformator.

Proteksi Diferensial Transformator

Perlindungan Diferensial Arus Bias Persentase digunakan untuk melindungi transformator daya dan merupakan salah satu skema perlindungan transformator paling umum yang memberikan perlindungan keseluruhan terbaik. Jenis perlindungan ini digunakan untuk transformator dengan rating melebihi 2 MVA.

Trafo dihubungkan bintang pada satu sisi dan delta dihubungkan pada sisi lainnya. CT di sisi bintang terhubung-delta dan CT di sisi terhubung-delta terhubung dengan bintang. Netral dari kedua transformator diardekan.

Trafo memiliki dua kumparan, satu kumparan operasi dan yang lainnya adalah kumparan penahan. Sesuai dengan namanya, kumparan penahan digunakan untuk menghasilkan gaya penahan, dan kumparan operasi digunakan untuk menghasilkan gaya operasi. Kumparan penahan dihubungkan dengan belitan sekunder dari transformator arus, dan kumparan operasi dihubungkan di antara titik ekuipotensial dari CT.

Perlindungan Diferensial Transformator Bekerja:

Biasanya, koil operasi tidak membawa arus karena arus cocok di kedua sisi transformator daya, ketika kesalahan internal terjadi pada belitan, keseimbangan diubah dan kumparan operasi relai diferensial mulai menghasilkan arus diferensial di antara kedua sisi dari trafo. Dengan demikian, relai memutus pemutus sirkuit dan melindungi transformator utama.

Perlindungan Kesalahan Bumi yang Dibatasi

Arus gangguan yang sangat tinggi dapat mengalir ketika terjadi gangguan pada busing transformator. Dalam hal ini, kesalahan perlu dibereskan secepat mungkin. Jangkauan perangkat proteksi tertentu harus dibatasi hanya pada zona transformator, yang berarti jika ada gangguan arde yang terjadi di lokasi yang berbeda, relai yang dialokasikan untuk zona tersebut harus terpicu, dan relai lain harus tetap sama. Oleh karena itu, relai tersebut dinamakan relai perlindungan gangguan bumi terbatas.

Pada gambar di atas, Peralatan Proteksi berada pada sisi trafo yang dilindungi. Anggaplah ini adalah sisi primer, dan anggaplah ada gangguan ground pada sisi sekunder transformator. Sekarang, jika ada kesalahan di sisi arde, karena gangguan arde, Komponen Urutan Nol akan ada di sana, dan itu hanya akan beredar di sisi sekunder. Dan itu tidak akan tercermin di sisi utama transformator.

Relai ini memiliki tiga fase, jika terjadi kesalahan maka akan memiliki tiga komponen yaitu komponen urutan positif, komponen urutan negatif, dan komponen urutan nol. Karena komponen payet positif digantikan oleh 120 *, jadi setiap saat, jumlah semua arus akan mengalir melalui relai proteksi. Jadi, jumlah arus mereka akan sama dengan nol, karena digantikan oleh 120 *. Serupa halnya dengan komponen urutan negatif.

Sekarang mari kita asumsikan terjadi kondisi kesalahan. Gangguan tersebut akan dideteksi oleh CT karena memiliki komponen urutan-nol dan arus mulai mengalir melalui relai proteksi, ketika itu terjadi relai akan trip dan melindungi transformator.

Relai Buchholz (Deteksi Gas)

Gambar di atas menunjukkan estafet Buchholz. The Buchholtz estafet adalah dipasang di antara unit trafo utama dan tangki konservator ketika kesalahan terjadi dalam trafo, mendeteksi gas diselesaikan dengan bantuan switch float.

Jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat panah, gas mengalir keluar dari tangki utama ke tangki konservator, biasanya tidak boleh ada gas di transformator itu sendiri. Sebagian besar gas disebut sebagai gas terlarut dan sembilan jenis gas berbeda dapat diproduksi tergantung pada kondisi gangguannya. Ada dua katup di bagian atas relai ini, katup ini digunakan untuk mengurangi penumpukan gas, dan juga digunakan untuk mengambil sampel gas.

Ketika kondisi gangguan terjadi, ada percikan api di antara belitan, atau di antara belitan dan inti. Pelepasan listrik kecil di belitan akan memanaskan minyak isolasi, dan minyak akan rusak, sehingga menghasilkan gas, tingkat keparahan kerusakan, mendeteksi kaca mana yang dibuat.

Pelepasan energi yang besar akan menghasilkan asetilen, dan seperti yang Anda ketahui, asetilena membutuhkan banyak energi untuk diproduksi. Dan Anda harus selalu ingat bahwa semua jenis gangguan akan menghasilkan gas, dengan menganalisis jumlah gas, kita dapat menemukan tingkat keparahan gangguannya.

Bagaimana Relai Buchholz (Deteksi Gas) Bekerja?

Seperti yang Anda lihat dari gambar, kami memiliki dua pelampung: pelampung atas dan pelampung bawah, kami juga memiliki pelat penyekat yang mendorong pelampung bawah.

Ketika terjadi gangguan listrik yang besar, menghasilkan lebih banyak gas daripada gas yang mengalir melalui pipa, yang menggeser pelat baffle dan memaksa yang lebih rendah melayang ke bawah, sekarang kita memiliki kombinasi, pelampung atas naik dan pelampung bawah adalah ke bawah dan pelat penyekat miring. Kombinasi ini menunjukkan bahwa telah terjadi sesar masif. yang mematikan transformator dan juga menghasilkan alarm. Gambar di bawah ini menunjukkan dengan tepat,

Tapi ini bukan satu-satunya skenario di mana relai ini dapat berguna, bayangkan situasi di mana di dalam transformator terjadi busur kecil yang terjadi, percikan ini menghasilkan sejumlah kecil gas, gas ini menghasilkan tekanan di dalam relai dan pelampung atas turun menggantikan oli di dalamnya, sekarang relai menghasilkan alarm dalam situasi ini, pelampung atas turun, pelampung bawah tidak berubah dan pelat penyekat tidak berubah jika konfigurasi ini terdeteksi, kita dapat yakin bahwa kita memilikinya akumulasi gas yang lambat. Gambar di bawah ini menunjukkan dengan tepat,

Sekarang kami tahu bahwa kami mengalami kerusakan, dan kami akan mengeluarkan sebagian gas menggunakan katup di atas relai dan menganalisis gas tersebut untuk mengetahui penyebab pasti dari penumpukan gas ini.

Relai ini juga dapat mendeteksi kondisi turunnya level oli isolasi akibat kebocoran pada sasis trafo, pada kondisi tersebut float atas turun, float bawah turun, dan baffle plate tetap pada posisi yang sama. Dalam kondisi ini, kami mendapatkan alarm yang berbeda. Gambar di bawah ini menunjukkan cara kerja.

Dengan tiga metode ini, relai Buchholz mendeteksi kesalahan.

Perlindungan Over-fluxing

Trafo dirancang untuk beroperasi pada tingkat fluks tetap melebihi tingkat fluks tersebut dan inti menjadi jenuh, kejenuhan inti menyebabkan pemanasan dalam inti yang dengan cepat mengikuti bagian lain dari transformator yang menyebabkan komponen terlalu panas, sehingga melebihi perlindungan fluks menjadi penting, karena melindungi inti transformator. Situasi fluks berlebih dapat terjadi karena tegangan berlebih atau pengurangan frekuensi sistem.

Untuk melindungi trafo dari fluks berlebih, digunakan relai fluks berlebih. Relai fluks berlebih mengukur rasio Tegangan / Frekuensi untuk menghitung kerapatan fluks dalam inti. Peningkatan tegangan yang cepat karena transien dalam sistem tenaga dapat menyebabkan fluks berlebih tetapi transien cepat mati, oleh karena itu, trip sesaat transformator tidak diinginkan.

Kerapatan fluks berbanding lurus dengan rasio tegangan terhadap frekuensi (V / f) dan instrumen harus mendeteksi rasio jika nilai rasio ini lebih besar dari satu, hal ini dilakukan oleh relai berbasis mikrokontroler yang mengukur tegangan dan frekuensi secara real-time, kemudian menghitung tarif dan membandingkannya dengan nilai yang telah dihitung sebelumnya. Relai diprogram untuk waktu minimum pasti terbalik (karakteristik IDMT). Tetapi pengaturan dapat dilakukan secara manual jika itu merupakan persyaratan. Dengan cara ini, tujuan akan terlaksana tanpa mengorbankan perlindungan over-flux. Sekarang, kita melihat betapa pentingnya untuk mencegah trafo tersandung dari fluks berlebih.

Semoga Anda menikmati artikel ini dan mempelajari sesuatu yang bermanfaat. Jika Anda memiliki pertanyaan, tinggalkan di bagian komentar atau gunakan forum kami untuk pertanyaan teknis lainnya.