KVAROVI TRANSFORMATORA

1. OPĆENITO O TRANSFORMATORU

Transformatori su mirujući uređaji tj. naprave koje služe za pretvaranje izmjenične struje jednog napona u izmjeničnu struju drugog napona ali iste frekvencije.

1.1. DIJELOVI TRANSFORMATORA:

Aktivni dijelovi

- Željezna jezgra

- Gornjonaponski namot

- Donjonaponski namot

Ovi dijelovi transformatora se nazivaju aktivni dijelovi, zato jer oni sudjeluju u procesu transformacije.

Pasivni dijelovi

- Kotao (u njemu je smješteno ulje i aktivni dijelovi)

- Poklopac s provodnim izolatorima

- Konzervator

Ovi dijelovi se nazivaju pasivni, zato jer oni ne sudjeluju u procesu transformacije.

1.2. NAČELO RADA

Izmjenični napon U1 stvara izmjeničnu struju I1 koja stvara promjenjiv magnetski tok koji stvara E1 i E2, napone na primaru i sekundaru. Napon E1 se stvara samoindukcijom, a napon E2 se stvara međuindukcijom. Zatim napon E2 tjera dalje struju I2 koja teče prema trošilu.

Samoindukcija - Pojava da se usred promjene struje samog svitka, stvaranjem promjene toka inducira napon na svitku zavojnice.

Međuindukcija - Pojava da se u drugom svitku inducira napon ako on obuhvaća promjenjivi magnetski tok obuhvaćen u prvom svitku.

1.3. PRIMJENA TRANSFORMATORA

Energetski transformatori

- Uljni, velike snage koriste se u sustavu prijenosa i razdiobe električne energije

- Generatorski ili blok transformator

- Mrežni transformatori (visoki napon transformiraju na distribucijski)

- Distribucijski transformator (široka potrošnja)

Ostale vrste transformatora

- Strujni mjerni transformatori

- Naponski mjerni transformatori

- Regulacijski transformatori

- Auto transformatori

U elektroenergetskom sustavu transformatori služe za prijenos i razdiobu električne energije, odnosno za povećanje napona i smanjenje struje i obrnuto tj. prilagođavanje tih veličina trošilu.

Transformator kao i ostale električne naprave ima svoje kvarove. No da ne bi došlo do tih kvarova transformatore štitimo mnogobrojnim zaštitama koje ga čuvaju od uništenja. Zaštita transformatora je potrebna zbog toga što je transformator neophodna električna naprava u EES-u.

Slika 1.3.1. Osnovna slika jednofaznog transformatora

2. KVAROVI TRANSFORMATORA

Transformator je električka naprava koja je u pogonu podložna zagađivanju, vanjskim i unutarnjim oštećenjima i kvarovima, te prirodnom starenju. Zbog toga je potrebno transformator održavati da bude što duže ispravan, a ako dođe do kvara, kvar treba što brže otkloniti.

Održavanje obuhvaća:

- Redovno održavanje transformatora

- Revizija (pregled i popravak) transformatora

Prilikom otkrivanja kvara pri pregledu ili reviziji, ili prilikom iznenadnih kvarova u pogonu transformator treba u što kraćem vremenu osposobiti za ponovni rad.

Pri otklanjanju kvara ili kvarova potrebno je prvo provjeriti ispravnost, a zatim izvršiti popravak transformatora.

Suvremena računalna tehnika omogućava detaljnu provjeru ispravnosti aktivnog dijela transformatora, lokacije i opseg eventualnog kvara ili smetnji te upute za njihovo otklanjanje.

Kvarovi u transformatoru mogu biti:

- Dielektrični (spoj među zavojima, proboj na uzemljenu masu)

- Električni (loši kontakti na priključcima)

- Elektrodinamički (sile kratkog spoja)

- Termički (preveliko zagrijavanje, termičko starenje ulja i izolacije)

- Mehanički (vibracije, puknuće kotla)

Ako je transformator u kvaru, potrebno je izvršiti niz radnji da se utvrde uzroci i mjesto kvara.

Radnje su uglavnom ove:

- Izvrši se detaljan vanjski pregled transformatora i utvrde eventualna oštećenja.

- Preko ventila za ispuštanje ulja (pri dnu kotla) ispušta se ulje, dok se ne isprazni konzervator, a pritom se provjerava ispravnost pokazivača ulja, spojne cijevi i ispusnog ventila.

- Pri dizanju poklopca transformatora, na visini 10 do 15 cm od ruba kotla treba utvrditi da li su namotaji i spojevi s izvodima bili potopljeni u ulju. S poklopcem se podiže i aktivni dio transformatora, pa se vađenje mora izvoditi polagano i pri tom podržavati jezgra. Izvađena jezgra visi iznad kotla dok se ne iscijedi ulje. Ako je po namotu i željeznoj jezgri talog, treba ga isprati mlazom ulja.

- Potrebno je provjeriti ispravnost namota s međusobnim spojevima i s izvodima.

- Pregledom namota i željezne jezgre otkriva se eventualno mjesto kratkog spoja.

- Ako se oštećeno mjesto ne može ustanoviti pogledom, a sumnja se u ispravnost izolacije, transformator se priključuje na sniženi napon, pa će se na mjestu kvara u

namotu pojaviti dim. Ovo treba raditi oprezno, jer se na gornjonaponskom namotu pojavljuju opasni visoki naponi.

- Ispravnost izolacije ostalih namota, međusobno i prema masi, redovito se provjeravaju induktorom. Ako induktor pokaže proboj prema masi, potrebno je prvo namot odvojiti od izvoda. Pokaže li induktor i sada proboj, onda je kvar na izolaciji namota. Ako induktor pokazuje da je namot zdrav, onda je kvar na mjestu provodnog izolatora. Zato je prije pristupanja ispitivanju potrebno provodne izolatore i dijelove poklopca oko njih dobro očistiti. Smatra se da je izolacija dobra ako pokazuje otpor veći od 1 MΩ. Ako je izolacija loša zbog vlage, ona će se sušenjem brzo poboljšati.

- Potrebno je također induktorom provjeriti kakvoću izolacije vijaka ili zakovice koje stežu jezgru. Ako je izolacija slaba treba je zamijeniti novom.

Popravak transformatora obuhvaća zamjenu oštećenih dijelova (namota, spojeva i izvoda namota, provodnih izolatora, limova, izolacije). Mehanički popravak odnosi se na popravak kostura transformatora (raznih vijaka za pritezanje i učvršćenje) poklopca i kotla transformatora.

Ako je kvar na namotu, potrebno je najprije skinuti gornji jaram. Time je omogućen pristup oštećenom namotu ili fazi. Oštećeni namot se rastavi i pronađu se oštećena mjesta. Uvidom u veličinu kvara odlučuje se da li se mijenja cijeli svitak, cijela faza ili samo nekoliko zavoja. Često se događa da se namot zbog taljenja bakra stali. Tada je potrebno posebnom metodom odrediti koji je dio namota u kvaru, odnosno koliko je zavoja zdravo, a koliko u kvaru.

Najčešći su kvarovi u namotaju na gornjonaponskoj strani, ali dolazi i do oštećenja na donjonaponskoj strani. Redovito je oštećenje donjonaponskog namota vrlo veliko, pa se oštećeni namot (pogotovo kod manjih transformatora), zamjenjuje u cijelosti novim. Ako je oštećena (nagorjela) samo izolacija, tada se vodiči namota s oštećenom izolacijom očiste i iznova izoliraju (obično pamučnom vrpcom), a kod profilnih presjeka upotrebljava se i (svilena). U novije vrijeme koriste se i vrpce od anorganskih izolacijskih materijala.

2.1. ISPITIVANJE IZOLACIJE

Izolacijska svojstva naponskih transformatora provjeravaju se ispitivanjem probojne čvrstoće izolacije stranim naponom industrijske frekvencije, ispitivanjem izolacije zavoja induciranim naponom, ispitivanjem udarnim naponima te mjerenjem parcijalnih izbijanja.

Pri ispitivanju izolacije stranim naponom provjerava se izolacija između primarnog i sekundarnog namota i izolacija prema kućištu, te eventualno jezgri. Ispitni napon priključi se između namota koji ispitujemo i kućišta na koje smo priključili ostale namote. Frekvencija ispitnog napona iznosi 45-65 Hz. Podizanje napona do konačne vrijednosti treba izvršiti brzinom porasta od 2% ispitnog napona u sekundi i to kada je primijenjen napon iznad 75% ispitnog. Nakon što je postignut pun ispitni napon, treba ga zadržati u punom iznosu jednu minutu. Smatra se da je izolacija izdržala ispitni napon, ako ne dođe do proboja i preskoka. Visinu ispitnog napona određuju propisi, ovisno o pogonskom naponu transformatora (npr. za transformatore čiji je najviši napon opreme 12 kV ispitni napon iznosi 28 kV).

Ispitivanjem izolacije zavoja induciranim naponom provjerava se izolacija među zavojima, slojevima i svitcima. Osim toga, ovo ispitivanje treba nadomjestiti ispitivanje izolacije stranim naponom kod postupno izoliranih namota. Tada, ispitni napon ne bi smio premašiti vrijednost određenu najslabije izoliranom točkom, pa bi pojačana izolacija na drugim mjestima ostala neispitana. Pri ispitivanju induciranim naponom postoji mogućnost da se naprezanje izolacije postupno povisuje od uzemljene točke prema slobodnom kraju. Da ne bi zbog povišenog napona došlo do zasićenja u željezu i velikih struja magnetiziranja, povisuje se frekvencija otprilike u omjeru ispitnog i nazivnog napona transformatora. Propisi predviđaju da i ovaj pokus traje jednu minutu, ako ispitni napon ima dvostruku frekvenciju od nazivne. Propisi obično zahtijevaju da ispitni napon između zavoja bude otprilike dva puta veći od onog koji vlada pri nazivnom naponu transformatora.

Izbijanja u plinovima, tekućim i krutim dielektricima koja samo djelomično premošćuju izolaciju između elektroda nazivaju se parcijalna izbijanja. Ona pospješuju kvarenje svojstava izolacijskih materijala, njihovo prerano starenje, a u pojedinim prilikama i vrlo rani proboj izolacije. Uzrok parcijalnih izbijanja je ionizacija koja nastaje u šupljinama krutih dielektrika, u zračnim mjehurićima tekućih dielektrika, te oko elektroda s oštrim rubovima.

Mjesta u izolaciji gdje nastaju parcijalna izbijanja redovito nisu pristupačna, pa se ona otkrivaju tek na osnovi promjena koje zamjećujemo na pristupačnim stezaljkama mjernog transformatora. Mjerenje parcijalnih izbijanja je pojedinačno ispitivanje mjernih transformatora na temelju kojeg se mogu otkriti neispravnosti u izolaciji.

Zahtjevi za određivanje parcijalnih izbijanja primjenjuju se na induktivne naponske transformatore koji imaju Um veći od ili jednak 7,2 kV.

Nakon prenaprezanja provedenog prema postupcima A ili B podese se naponi ispitivanja parcijalnih izbijanja (naboj) unutar vremena od 30 sekundi.

Postupak A – Naponi ispitivanja parcijalnih izbijanja podese se za vrijeme spuštanja napona poslije ispitivanja podnosivim naponom industrijske frekvencije.

Postupak B – Ispitivanje parcijalnih izbijanja provodi se nakon ispitivanja podnosivim naponom industrijske frekvencije. Primijenjeni napon podiže se do 80% nazivnog podnosivog napona industrijske frekvencije, zadržava na toj vrijednosti najmanje 60 sekundi i bez prekidanja spušta na utvrđene napone mjerenja parcijalnih izbijanja.

Tablica 2.1.1. Ispitni naponi i dopušteni iznosi parcijalnih izbijanja ( IEC 60044-2 )

Način uzemljenja mreže

Spojevi primarnog namota

Ispitni napon parcijalnih izbijanja

kV efektivno

Dopušteni iznos parcijalnih izbijanja

pC

Tip izolacije

Uronjena u

tekućinu

Kruta

Mreža s učinkovito uzemljenom nul-točkom, (faktor

zemljospoja ≤ 1.4 )

Fazno Um

1.2 Um / √3

10

5

50

20

Linijski 1.2 Um 5 20

Mreža s izoliranom ili neučinkovito uzemljenom nul točkom ( faktor

zemljospoja > 1.4 )

Fazno 1.2 Um

1.2 Um / √3

10

5

50

20

Linijski 1.2 Um

5 20

2.2. TRANSFORMTOR U POGONU

Tablica 2.2.1. Transformator u pogonu, smetnje, uzroci i njihovo odstranjivanje

Smetnje Uzrok Zahvat

1.a Pregorjeli osigurači ili izbacila zaštita

Kratki spoj ili preopterećenje. Uzrok može

biti u transformatoru ili izvan njega

Ustanoviti koja je zaštita reagirala. Pregledati

izolatore da nisu napukli, a stezaljke provodnika da nisu

začađane. Demontirati priključak s obih strana, a zatim ispitati induktorom

izolaciju namota međusobno i prema masi. Pregledati

stanje ulja u konzervatoru. Zatim pregledati instalaciju u transformatorskoj ćeliji.

1.b Osigurači ponovno pregorili, odnosno pregorila

zaštita

Kratki spoj ili preopterećenje. Uzrok može

biti u transformatoru ili izvan njega

Ako se nakon uklapanja u transformatoru čuje

prskanje, grgotanje ulja i sl. ili ako izbaci prekidač

nakon što je transformator bio stanovito vrijeme u

praznom hodu, potreban je popravak. Isklopi li prekidač

transformator tek pod teretom, transformator je vjerojatno preopterećen.

2. Transformator se pregrijava, temperatura ulja u đepu za termometar iznad

90oC

2.a Preopterećenje 2.a Izmjeriti struju preopterećenja. Ako je prevelika, opterećenje

smanjiti

2.b Slaba cirkulacija ulja zbog onečišćenih uljnih

kanala

2.b Izvaditi transformator iz kotla, očistiti ga i isprati uljem namote i radijatore.

2.c Nedovoljna ventilacija transformatorske ćelije

2.c Ispitati da li su otvoreni svi kanali za dovod i odvod zraka iz ćelije, odnosno da li

su dovoljnih dimenzija

3. Transformator se odmah nakon uklapanja naglo grije, odnosno temperatura ulja naglo raste

3.a Kratki spoj među zavojima

3.a Potreban je popravak

3.b Kratki spoj među limovima jezgre ili između

limova i armature

3.b Potreban je popravak

4. Transformator ne daje napon na sekundarnoj strani

ili je napon nesimetričan

4.a Prekid u namotu 4.a Na isključenom transformatoru ispitati induktorom ili pomoću žarulje nije li prekinut

namot jedne faze.

4.b Loš kontakt na preklopki. Preklopka u

međupoložaju

4.b Na isključenom transformatoru ispitati induktorom ili pomoću žarulje nije li prekinut

namot jedne faze, a zatim pomicanjem ručice

preklopke postići kontakt.

4.c Prekinut priključak na transformator

4.c Ispitati priključke i stezaljke

4.d Jedna faza sekundarne faze ima spoj s masom

4.d Skinuti sve priključke transformatora, ispitati izolaciju sekundarnog namota prema masi transformatora. Kod ponovnog uklapanja

ustanoviti nema li kotao napon prema zemlji

5. Transformator u praznom hodu daje na

sekundarnoj strani previsoki ili preniski napon ( u sve tri

faze )

5.a Preklopka je u pogrešnom položaju

5.a Postaviti ručicu preklopke u ispravni položaj ( ali samo u beznaponskom

stanju )

6. Jedan između paralelno spojenih transformatora se

grije

6.a Preopterećenje ili kratki spoj među zavojima

6.a Izmjeriti struju preopterećenja. Ako je prevelika, opterećenje

smanjiti. Ako je u pitanju kratki spoj potreban je

popravak.

6.b Nisu ispunjeni uvjeti paralelnog rada

6.b Provjeriti uvjete paralelnog rada

7. U plinskom (Buchholz) releju se polako skuplja plin

7.a Kratki spoj među limovima jezgre ili između

limova i armature

7.a Manje smetnje koje će se vremenom povećavati. Potrebno je transformator

otvoriti i pregledati

8. Buchholz – relej daje uzbunu, ili je iskopčao

transformator.

8.a Kratki spoj među zavojima

8.a Provjeriti sastav plina u releju. Ako je plin produkt sagorijevanja, potreban je

popravak 8.b Kratki spoj među

limovima jezgre ili između limova i armature

Slika 2.2.2. Kvarovi transformatora

1. proboj namota prema masi transformatora,

2. proboj između primarnog i sekundarnog namota,

3. proboj između dviju faza,

4. kratki spoj među zavojima iste faze.

3. MJERENJE KARAKTERISTIČNIH PARAMETARA

SNAGA TRANSFORMATORA:

Općenito snage transformatora su tipizirane, to su međunarodne vrijednosti. Tipske snage preko 1000 kVA (1 MVA) povećavaju se za 10 ili 100 puta.

NAPONI TRANSFORMATORA:

a) Niskonaponski 231 V (fazni) 400 V linijski)

b) Srednji napon 10, 20 i 35 kV

c) Visoki napon 110, 220, 400 kV

REGULACIJA NAPONA:

a) Distribucijski transformatori – regulacija beznaponska na primarnoj strani ±2.5% i ±5% Un

b) Mreže višeg napona – regulacijski transformatori (obično za snage veće od 10 MVA ) za regulaciju pod opterećenjem regulacijskom preklopkom ± 10 ⋅ 1.5% .

NAPON KRATKOG SPOJA:

a) Kod manjih transformatora = 3 − 5%

b) Kod velikih transformatora = 9 − 12%

MAGNETSKA INDUKCIJA ( TESLA ):

Ovisi o vrsti upotrijebljenog lima.

a) Kod toplo valjanog lima od 0.9 do 1.2 T

b) Kod kvalitetnih hladno valjanih limova 1.2 do 1.7 T

FREKVENCIJA:

Frekvencija je standardna i iznosi 50 Hz.

MAGNETSKI TOK:

Magnetski tok = ⋅ . Gdje je S (m2) čisti presjek željezne jezgre. Stvarni presjek stupa jezgre je 12-15% veći zbog izolacije.

BROJ ZAVOJA PRIMARA I SEKUNDARA:

Određuje se iz jednadžbe za napon prijenosnog dodira:

= ⋅ ⋅

4.44 ( )

" =

#

# =$

$"

=

"%

=

"

k- broj zavoja i presjek žice važan je za dimenzioniranje transformatora.

SPECIFIČNO STRUJNO OPTEREĆENJE Γ ( A / nm2 ):

a) Za suhe transformatore Γ = 1.5 – 2.0 A / nm2

b) Za uljne transformatore do srednjih snaga s prirodnim hlađenjem Γ = 2.5 – 3.5 A / nm2

c) Za uljne velike transformatore s prisilnim hlađenjem uzima se i veće specifično opterećenje Γ = 3.5 – 5 A / nm2

d) Za velike transformatore s nezapaljivim rashladnim sredstvom u specifičnim uvjetima rada Γ = 1.6 – 2 A / nm2

PRESJEK ŽICE NAMOTA:

& ='

Γ

&" ='"

Γ

4. ZAŠTITA TRANSFORMATORA

Zadatak zaštite transformatora je:

a) Da štiti transformator od vanjskih smetnji, prenapona, struja kratkog spoja i preopterećenja

b) Da štiti mrežu od kvarova u transformatoru

c) Da prati rad transformatora, kako bi se na vrijeme mogla signalizirati pojava kvara i spriječiti njegovo proširenje i moguću štetu.

Stupanj zaštite ovisi o veličini i važnosti objekta koji se štiti. U osnovi se zaštita može podijeliti u tri skupine:

- Od vanjskih prenapona (odvodnici prenapona, zaštitna iskrišta)

- Od struja kratkog spoja i preopterećenja (prekidači, osigurači, nadstrujni releji, kontaktni termometar, termoslika)

- Od kvarova u transformatoru (diferencijalna zaštita, Buchholzov relej, zaštita mjerenjem napona kotla prema zemlji, zaštitni relej regulacijske sklopke)

Prema tome, u slučaju transformatora postoje dvije osnovne podjele relejne zaštite:

- Zaštita od unutrašnjih kvarova

- Rezervna zaštita od vanjskih kvarova

Kao zaštite od unutrašnjih kvarova mogu se primijeniti:

- Diferencijalna zaštita transformatora

- Buchholzov relej

- Kotlovska zaštita

- Nadstrujna zaštita bez vremenskog usporenja

- Zemljospojna zaštita

- Distantna zaštita

Za zaštitu od nedozvoljenih struja preopterećenja primjenjuju se toplinske zaštite, a od struja vanjskih kratkih spojeva nadstrujna zaštita s vremenskim usporenjem ili distantna zaštita. Za zaštitu od prekomjernog zagrijavanja koriste se termo protektori, kontaktni termometri i termoslika.

5. MJERE ZAŠTITE

5.1. DISTANTNA ZAŠTITA

Distantna zaštita transformatora se provodi distantnim relejom.

Princip rada distantnog releja: Zbog dugog vremena djelovanja nadstrujnih i usmjerenih releja i njihove nemogućnosti selektivnog djelovanja već u nešto kompliciranijoj mreži, upotrebljava se distantna zaštita. To je zaštita, čije vrijeme djelovanja raste s udaljenošću kratkog spoja od releja. Ako dakle, releji koji su najbliži mjestu kratkog spoja djeluju nakon najkraćeg vremena, bit će osigurano selektivno djelovanje zaštite u mreži bilo kakve konfiguracije.

Da se postigne selektivnost djelovanja releji moraju djelovati i kao usmjereni, pa oni omogućavaju isklapanje sklopke samo kad energija ima smjer od sabirnica prema vodu.

Da se ostvari opisana zaštita, potrebna su četiri elementa:

a) Potencijalni član, koji će svojim djelovanjem konstatirati da je nastao kvar u mreži.

b) Mjerni član (distantni relej u užem smislu), koji će izmjeriti impedanciju Z i na taj način ustanovit udaljenost mjesta kvara od releja

c) Usmjereni član, kojem je zadatak da ustanovi smjer energije (u dvostruko napajanoj mreži), pa dopusti ili spriječi djelovanje zaštite.

d) Vremenski član, kojim se određuje vrijeme djelovanja zaštite.

Slika 5.1.1 Primjer stupnjevite vremenske karakteristike distantnog releja A

Takva vremenska karakteristika naziva se stupnjevitom karakteristikom i ona se normalno danas upotrebljava. Ako naime, kratki spoj nastane između A i B, distantna zaštita u A treba djelovati nakon vremena t1; u slučaju kratkog spoja između B i C, vrijeme djelovanja iznosi t2, dok je za još udaljenije kratke spojeve vrijeme djelovanja t3.

5.2. DIFERENCIJALNA ZAŠTITA

U slučaju diferencijalne zaštite moraju se uzeti u obzir prilike koje vladaju, ima ih četiri. U prvom redu treba imati u vidu da su primarne struje kroz strujne transformatore, koji su postavljeni na obje strane štićenog transformatora, obrnuto proporcionalne prijenosnom omjeru transformatora. Drugo, kako se radi o različitim naponima, strujni transformatori su različite izvedbe, pa ne mogu imati ni iste karakteristike. Treće, usporedba struja primarnog i sekundarnog namota transformatora otežana je zbog pomaka u fazi među strujama. I konačno četvrto, u regulacijskim transformatorima mijenja se za vrijeme pogona prijenosni omjer, koji utječe na odnos struja kroz strujne transformatore. Sve to otežava upotrebu diferencijalne zaštite. No pogodnom izvedbom i upotrebom stabiliziranih diferencijalnih releja može se transformator efikasno zaštititi diferencijalnom zaštitom.

Spoj diferencijalne zaštite transformatora treba odabrati tako da se eliminira fazni pomak koji postoji među strujama kroz primarne namote strujnih transformatora, da ne bi došlo do pogrešnog djelovanja u normalnom pogonu i pri kratkom spoju izvan štićenog područja. Izvedba ovisi o spoju transformatora, pa je potrebno razmotriti taj utjecaj na prilike u normalnom pogonu i za vrijeme kratkog spoja.

Pri tropolnom kratkom spoju imamo s obzirom na fazni pomak struja iste prilike kao u normalnom pogonu, pa ih nije potrebno posebno razmatrati. To vrijedi za bilo kakav spoj transformatora.

U transformatoru sa spojem zvijezda-zvijezda pojavljuju se struje u istim fazama i na primarnom i sekundarnom namotu. Struje su u odgovarajućim fazama ili u fazi ili u protu fazi što ovisi o grupi spoja ( Yy0 ili Yy6 ). Osim toga omjer veličina struja obrnuto je proporcionalan prijenosnom omjeru

5.3. BUCHHOLZOV RELEJ

Svaki preskok u transformatoru, kao i svako zagrijavanje bilo radi proboja izolacije vodiča i protjecanja struje kvara, bilo radi oštećenja izolacije među limovima, izazvat će isparavanje odnosno izgaranja ulja u kotlu transformatora. Plinovi se podižu prema poklopcu transformatora i struje kroz cijev koja spaja kotao s konzervatorom.

Kako bi plin iz kotla stigao do spojne cijevi što prije i što neposrednije, treba kotao transformatora postaviti u nagnut položaj (nagib poklopca 1-2%) da najviše mjesto na poklopcu bude baš na mjestu gdje izlazi cijev iz kotla. Buchholzov relej postavljen u spojnu cijev između kotla i konzervatora omogućuje kontrolu razvijanja plinova u kotlu, a na taj način i zaštitu od proširenja već nastalog kvara.

Slika 5.3.1 Smještaj Buchholzovog releja

Buchholzov relej ima dva plovka i pločicu čiji položaj ovisi o količini plina skupljenog u kućištu releja i o strujanju plinova i ulja kroz relej. U slučaju većeg luka ili većeg oštećenja na transformatoru ili većeg oštećenja uz naglo razvijanje topline, nastat će intenzivno strujanje plinova i ulja, čije će strujanje djelovat i na lopaticu pa će se njezinim pomakom zatvoriti kontakti živine sklopke koja se nalazi u releju. Ako dođe do manjeg oštećenja razvit će se i manja količina plina koja će se skupljati u gornjem djelu kućišta releja, što će izazvat sniženje nivoa ulja u releju, pa će se i gornji plovak spuštati što dovodi do zatvaranja kontakata druge živine sklopke. Ako ulje počne nestajati iz kotla jer je kotao npr. počeo propuštati, nivo ulja opada, pa se najprije spušta prvi plovak,a potom i drugi, koji također zatvara kontakt iste živine sklopke na koju djeluje i lopatica. Kontakti donjeg plovka i lopatice zatvaraju strujni krug koji se zatvara kontaktima gornjeg plovka djeluje na signalizaciju.

Gornji plovak može se spustiti i onda kad ne postoji kvar u transformatoru, ako je transformator stavljen u pogon neposredno nakon filtriranja ili dolijevanja ulja, jer s uljem tada dolazi u transformator i zrak koji se posebno sakuplja u releju. Zbog toga je predviđena mogućnost kontrole plina koji se je sakupio u gornjem djelu releja. Otvaranjem pipca na vrhu releja plin se ispušta i pokušava zapaliti. Ako plin gori, sigurno je da se radi o kvaru u transformatoru, a ako ne gori potrebno je potražiti razlog prodiranja zraka u kotao.

Slika 5.3.2 Skica jedne od izvedaba Buchholzovog releja

5.4. KONTROLA TEMPERATURE ULJA

Temperatura ulja mjeri se na mjestu gdje je ona najviša u transformatoru, tj. neposredno ispod poklopca transformatora. To mjerenje ne može zamijeniti zaštitu od preopterećenja, jer tek pri vrlo polaganim promjenama opterećenja temperatura ulja slijedi temperaturu namota.

Termometar za kontrolu temperatura ulja može biti izveden kao kontaktni, kako bi pogonsko osoblje bilo upozoreno da je temperatura ulja dostigla dopuštenu visinu.

5.5. KONTROLA STRUJANJA ULJA I VODE

Potrebno je stalno kontrolirati da li u transformatoru s prisilnom cirkulacijom ulja i u onima koji se hlade vodom postoji cirkulacija ulja, odnosno strujanje vode. Da ta kontrola bude moguća ugrađuje se u tlačni vod ili zaklopka koja lebdi kad postoji strujanje, ili kontaktni manometar. Prestankom strujanja spušta se zaklopka, odnosno pada tlak, što dovodi do zatvaranja kontakata i zvučnog i vizualnog signala, kako bi se upozorilo osoblje da hlađenje transformatora ne funkcionira.

6. ZAKLJUČAK

Dakle kvar je poremećaj u radu transformatora pri kojem su značajna odstupanja od normalnih električnih prilika uzrokovana probojem ili preskokom izolacije.

Prilikom raznih kvarova u mreži mogu se pojaviti takvi pogonski uvjeti koji sami po sebi ne predstavljaju kvar u transformatoru, ali koji dovode do ne dozvoljeno visokih termičkih, električkih ili mehaničkih naprezanja. U koliko se ne bi pravovremeno poduzele potrebe da se takvo opasno pogonsko stanje ukloni, moglo bi doći do težeg oštećenja ili kvara na transformatoru. Prema tome, smetnje su ne dozvoljena odstupanja od normalnih električkih prilika u pogonu, koja nisu uzrokovana probojem ili preskokom izolacije.

U svakom slučaju potrebno je predvidjeti nadstrujnu zaštitu transformatora, koja ga štiti od vanjskih kratkih spojeva. Hoće li to biti osigurači, primarni ili sekundarni releji, ovisi o veličini transformatora. Za male transformatore (do 300 kVA) najprikladniji su osigurači, a za one do 1500 kVA primarni ili sekundarni releji, što opet ovisi o veličini transformatorske stanice, o postojanju akumulatorske baterije i sl., dok za još veće transformatore praktički ne dolazi u pitanje uporaba primarnih releja.

Za zaštitu od proširenja unutrašnjeg kvara služe nam diferencijalni i Buchholzov relej, te zaštita mjerenjem napona kotla prema zemlji. Područje zaštite Buchholzovog releja ograničeno je na kotao transformatora, ali tim relejom moguće je obuhvatiti i one kvarove koje ne može registrirati diferencijalni relej zbog malih struja. Pri većim strujama kvara djelovat će obje zaštite, pa služe jedna drugoj kao rezerva.