SADRAJ

UVOD2ZATITA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA31. DIFERENCIJALNA ZATITA TRANSFORMATORA31.1 SPECIFINOSTI DIFERENCIJALNE ZATITE TRANSFORMATORA31.2 STRUJNI MEUTRANSFORMATORI DIFERENCIJALNE ZATITE TRANSFORMATORA41.3 ODREIVANJE SPREGE I PRENOSNOG ODNOSA STRUJNIH MEUTRANSFORMATORA52. ZATITA TRANSFORMATORA OD UNUTRANJIH JEDNOFAZNIH KRATKIH SPOJEVA93. ZATITA MALIH TRANSFORMATORA OD UNUTRANJIH KRATKIH SPOJEVA103.1 BRZA PREKOSTRUJNA ZATITA TRANSFORMATORA103.2 KUINA ZATITA TRANSFORMATORA114. GASNA ILI BUHOLC ZATITA TRANSFORMATORA115. ZATITA TRANSFORMATORA OD KRATKIH SPOJEVA U MREI126. ZATITA TRANSFORMATORA OD PREOPTEREENJA13ZAKLJUAK18LITERATURA19

UVOD

Svi tehniki sistemi funkcioniu s izvesnim nivoom pouzdanosti. Mala pouzdanost uslovljava kvarove i zastoje u eksploataciji to poveava trokove eksploatacije. Velika pouzdanost poveava cenu, odnosno investicione trokove. Tenje da tehniki sistem bude pouzdan i jeftin su protivurene. Nivo tehnolokog razvoja diktira ekonomski prihvatljiv nivo pouzdanosti. Verovatnoa pojave kvara uvek je vea od nule.Za ekonomian i pouzdan prenos elektrine energije na daljinu potreban je visoki napon, utoliko vii ukoliko su daljine prenosa i prenete snage znaajnijih vrednosti. Danas su standardni nazivni naponi prenosa 123kV, 245kV, 420kV i 765kV. Proizvodnja elektrine energije u sinhronim generatorima tehniki je najefikasnija kada je napon reda 10-20kV, a njena upotreba je, prvenstveno zbog bezbednosti osoblja i problema izolovanosti, veinom na naponu ispod 1kV. Razliite naponske nivoe i meusobnu izolovanost elektrnih kola koja se na njima nalaze reava primena transformatora.Transformator je statiki aparat koji pomou elektromagnetne indukcije pretvara jedan sistem naizmeninih struja u jedan ili vie sistema naizmeninih struja iste uestanosti i obino razliitih vrednosti napona i struja. Pri svakoj transformaciji energije javljaju se gubitci. Stepen iskorienja energije kod energetskih transformatora je vrlo visok (kod veih jedinica ak do 99,5%), to s jedne strane omoguava tehniki opravdan prenos elektrine energije, a sa druge strane ih uvrtava u klasu najbrojnijih elektrinih maina u elektroenergetskom sistemu.

ZATITA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA

Energetski transformatori su najbrojnije elektrine maine u elektroenergetskom sistemu. Zastupljeni su u elektranama, prenosnoj i distributivnoj mrei. U transformatorima se, kao i u ostalim elektrinim mainama, zbog oteenja izolacije mogu javiti sledei elektrini kvarovi:- meufazni kratak spoj,- fazni kratak spoj (unutar namotaja iste faze),- unutranji jednofazni kratak spoj i- tinjava pranjenja u transformatoru.Pored kvarova transformator ugroavaju i sledei opasni pogonski uslovi:- spoljanji kratki spojevi i- preopterenja.

1. DIFERENCIJALNA ZATITA TRANSFORMATORA

Najea zatita energetskih transformatora je diferencijalna zatita. Praktino je obavezna za jedinice snage iznad 8MVA. Za manje jedinice se ree koristi zbog visoke cene. Diferencijalna zatita titi transformator od:- meufaznih kratkih spojeva,- faznih kratkih spojeva i- jednofaznih kratkih spojeva ako je zvezdite transformatora direktno uzemljeno.

1.1 SPECIFINOSTI DIFERENCIJALNE ZATITE TRANSFORMATORA

Diferencijalna zatita transformatora je kompleksnija u odnosu na diferencijalnu zatitu vodova i sinhronih generatora. Razlozi su sledei:- Nominalne, pa i stvarne, struje primara i sekundara energetskog transformatora stoje u odnosu ( je skalarni prenosni odnos transformatora). Da bi struje koje se dovode diferencijalnom releju u normalnim radnim reimima bile po modelu jednake, trebalo bi da odnos nominalnih struja glavnih strujnih transformatora bude . Kako su primarne struje strujnih transformatora standardizovane ovaj uslov praktino nije mogue ispuniti.- Ako je sprega energetskog transformatora razliita od , struje primara i sekundara nisu u fazi.

1.2 STRUJNI MEUTRANSFORMATORI DIFERENCIJALNE ZATITE TRANSFORMATORA

Da bi se primenila diferencijalna zatita na transformatoru, neophodno je izvriti prilagoavanje sekundarnih struja glavnih strujnih transformatora pre njihovog uvoenja u diferencijalni relej. Ovo prilagoavanje vri se pomou pomonih strujnih transformatora (takozvanih strujnih meutransformatora). Strujni transformatori se u principu grade kao monofazne jedinice te se trofazni meutransformatori formiraju od tri monofazna transformatora. Ako je trofazni meutransformator sprege njegov prenosni odnos jednak je prenosnom odnosu monofaznog strujnog transformatora, to se u skladu sa oznakama sa slike 1. moe izraziti na sledei nain: .

Slika 1. Formiranje trofaznog strujnog meutransformatora: a) sprege , b) sprege od tri monofazna strujna transformatora.Ako je trofazni meutransformator sprege , njegov prenosni odnos je za koren iz tri manji od prenosnog odnosa jednofaznog strujnog transformatora, to se prema oznakama sa slike 1. moe izraziti na sledei nain: .U evropskim zemljama, osim u SSSR-u i Engleskoj, sekundari glavnih strujnih transformatora se iskljuivo spreu u zvezdu. Da bi se omoguilo uzemljenje sekundarnih kola glavnih strujnih transformatora i zatvaranje nulte komponente struje u sekundarnom kolu, primari strujnih meutransformatora se spreu, takoe, u zvezdu. Pored usaglaavanja sekundarnih struja glavnih strujnih transformatora po modulu i fazi, strujni meutransformatori moraju da obave jo jednu ulogu koja je vezana za pojavu nejednakih struja u napojnim vodovima energetskog transformatora, sprege Yd, pri jednofaznom kratkom spoju u mrei. Ta situacija prikazana je na slici 2. Pretpostavljeno je da su prenosni odnosi energetskog transformatora, glavnih strujnih transformatora i strujnog meutransformatora (M) jednaki jedinici (radi lake analize). Pri kvaru K struja sadri direktnu, inverznu i nultu komponentu. Nulta komponenta struje kvara ne moe se preneti u mreu vezanu za namotaj energetskog transformatora spregnut u trougao. Zbog toga je struja u napojnim vodovima trougla manja koren iz tri puta u odnosu na struju u napojnim vodovima zvezde. Poto su sekundari glavnih strujnih transformatora uvek spregnuti u zvezdu, sekundarne struje glavnih strujnih transformatora e pri kvaru K koji je izvan transformatora biti razliite, to bi izazvalo nepotrebno reagovanje diferencijalnog releja. Da bi se sekundarne struje glavnih strujnih transformatora usaglasile, neophodno je da strujni meutransformator (M) bude sprege Yd ime se spreava prenoenje nulte komponente struje u diferencijalni relej i omoguava pravilan rad diferencijalnog releja.

Slika 2. Uloga strujnog meutransformatora pri jednofaznom kratkom spoju u mrei koju napaja namotaj energetskog transformatora spregnut u zvezdu1.3 ODREIVANJE SPREGE I PRENOSNOG ODNOSA STRUJNIH MEUTRANSFORMATORA

Na slici 3. prikazana je diferencijalna zatita energetskog tronamotajnog transformatora (najsloeniji sluaj). Svi glavni strujni transformatori su sprege Yyo. Odreivanje sprega strujnih meutransformatora Mp, Ms i Mt nije jednoznano. Pri usvajanju tih sprega treba ispotovati dva zahteva:- mora se spreiti prodor nulte komponente struje u diferencijalni relej i- fazni pomeraj struje na bilo kom prikljuku energetskog transformatora, recimo x, i struje diferencijalnog releja (taka y) mora biti isti, bez obzira po kome od svih moguih puteva je vreno svoenje.

Slika 3. Diferencijalna zatita tronamotajnog transformatoraS obzirom na spregu energetskog transformatora sa slike 3. prvi uslov diktira da sprega strujnih meutransformatora Mp i Ms mora biti . Zbog toga sprega strujnog meutransformatora Ht mora biti , jer se inae ne bi moglo postii da struje diferencijalnog releja budu u fazi. Spreni broj meutransformatora Ht moe biti bilo koji, ali je najjednostavnije usvojiti da bude 0. Posle ovog usvajanja spreni brojevi meutransformatora Hp i Hs moraju biti 5 ().Tabela 1. Potrebne sprege strujnih meutransformatora u zavisnosti od sprege energetskog transformatoraEnergetski transformatorStrujni meutransformatori

MpMs

Yy0Yd5Yd5

Yy6Yd5Yd11

Yd5Yd5Yy0

Yd11Yd11Yy0

Dd5Yy0Yd7

Dy11Yy0Yd1

Dd0Yy0Yy0

Dd6Yy0Yy6

Slika 4. Razliite mogunosti sprezanja primarnih i sekundarnih namotaja radi dobijanja eljene sprege strujnih meutransformatoraU tabeli 1. prikazane su sistematski potrebne sprege meutransformatora u zavisnosti od sprege energetskog transformatora. Potrebna sprega trofaznog meutransformatora moe se dobiti sprezanjem jednofaznih strujnih transformatora prema slici 4. Na slici 4 za sve sprege piikazan je samo jedan primarni namotaj ( ABC - K,L ) jer se primar strujnih meutransformatora uvek vezuje u zvezdu. Strelice usmerene s leva na desno daju spregu trofaznog meutransformatora u smeru PRIMAR-SEKUNDAR, dok strelice usmerene s desna na leva daju spregu u smeru SEKUNDAR-PRIMAR.Meutransformatori sprege Yyo nisu potrebni zbog usaglaavanja struja po fazi ve po amplitudi. Nominalne struje energetskog transformatora se retko poklapaju sa nominalnim strujama glavnih strujnih transformatora (nominalne struje glavnih strujnih transformatora su uvek vee od nominalnih struja energetskog transformatora). Zbog toga bi pri nominalnom optereenju energetskog transformatora kroz diferencijalni relej proticala struja manja od nominalne. Da bi se postigla maksimalna osetljivost diferencijalnog releja, trai se da prenosni odnosi strujnih meutransformatora budu takvi da obezbede proticanje nominalne struje releja kroz relej pri nominalnom optereenju energetskog transformatora. Ovo je razlog zbog koga su meutransformatori sprege Yyo u veini praktinih sluajeva potrebni. Kod zatite velikih energetskih transformatora strujni meutransformatori se koriste, ak i kada nisu potrebni za korekciju amplituda sekundarnih struja glavnih strujnih transformatora, da bi se obezbedilo poednako optereenje glavnih strujnih transformatora instalisanih na razliitim naponskim nivoima i da bi se spreilo prenoenje jednosmerne komponente struje kvara na nivo releja.Pri odreivanju prenosnih odnosa strujnih meutransformatora polazi se od toga da su poznati, , - nominalne struje primara, sekundara i tercijera energetskog transformatora,, , - prenosni odnosi glavnih strujnih transformatora primara, sekundara i tercijera i - nominalana struja diferencijalnog releja.Poto se trai da pri nominalnoj struji energetskog transformatora kroz relej tee njegova nominalna struja, moraju biti zadovoljene sledee relacije: , i , (1.1)Iz relacija (1.1) lako se dobijaju prenosni odnosi trofaznih meutransformatora primara, sekundara i tercijera energetskog transformatora: , i (1.2, 3 i 4)Kako su sekunadari meutransformatora Mp i Ms spregnuti u trougao, prenosni odnosi odgovarajuih jednofaznih meutransformatora su: i .Poto je sekundar meutransformatora Mt spregnut u zvezdu, prenosni odnos odgovarajuih jednofaznih strujnih transformatora je

.Postoje statike varijante diferencijalnih releja koje ne zahtevaju strujne meutransformatore za usaglaavanje struja po modulu i fazi. Takvi releji se moraju podesiti za odgovarajuu spregu energetskog transformatora, odnosno za njih je sprega energetskog transformatora ulazni podatak. Na releju postoje preklopnici koji se stavljaju u odreeni poloaj zavisno od sprege energetskog transformatora. Mikroprocesorski diferencijalni releji takoe ne zahtevaju strujne meutransformatore.

1.4 PODEAVANJE DIFERENCIJALNE ZATITE TRANSFORMATORAStruje debalansa kod diferencijalnih zatita transformatora su mnogo vee nego kod istih zatita generatora i vodova. Razlozi za ovo su, uglavnom, struja magneenja transformatora koja stvara razliku izmeu primarne i svedene sekundarne struje transformatora, i promenljiv prenosni odnos transformacije kod regulacionih transformatora koji takoe stvara struju debalansa jer su prenosni odnosi strujnih meutransformatora fiksni.Diferencijalne zatite transformatora sa stalnim odnosom transformacije podeavaju se na oko 30% od nominalne struje transformatora. U praksi se pokazalo da se ovakvim podeavanjem izbegava lano reagovanje releja zbog prisutnih struja debalansa. Kod zatite regulacionih energetskih transformatora sa promenljivim odnosom transformacije, diferencijalna zatita podeava se na oko 35 do 40% od nominalne struje transformatora, odnosno, ide se na neto manju osetljivost zatite. Ovakva osetljivost diferencijalne zatite dovoljna je da obuhvati sve kvarove u transformatoru sa direktno uzemljenim zvezditem. Ako je zvezdite uzemljeno preko niskoomske impedanse, kao to je prikazano na slici 5., tako da je struja jednofaznog kratkog spoja u mrei ograniena na 300 do 1000 A, diferencijalna zaita titi samo manji deo namotaja transformatora od unutranjih jednofaznih kratkih spojeva. U takvim sluajevima potrebna je dopunska zatita od unutranjih jednofaznih kratkih spojeva.

Slika 5. Jednofazni kratak spoj u transformatoru sa zvezditem uzemljenim preko niskoomske iimpedanseKod elektromehanikih diferencijalnih zatita transformatora javljao se problem pri ukljuenju transformatora na mreu, jer se tada javlja velika struja samo sa jedne strane transformatora. Ovaj problem je reavan ubacivanjem vremenskog releja, odnosno, usporavanjem delovanja diferencijalne zatite, ime je ona gubila svoju najvaniju osobinu - brzinu delovanja. Danas je ovaj problem potpuno prevazien upotrebom diferencijalnih releja sa kolima za blokadu strujom drugog harmonika, koja se u struji ukljuenja transformatora sadri u velikom procentu ( do 60% ).Brzina reagovanja diferencijalnih zatita energetskih transformatora treba da bude u opsegu od 20 do 40 ms, odnosno jedne do dve periode.

2. ZATITA TRANSFORMATORA OD UNUTRANJIH JEDNOFAZNIH KRATKIH SPOJEVA

Kao to je ve napomenuto, kod transformatora sa zvezditem uzemljenim preko niskoomske impedanse, diferencijalna zatita ne titi ceo namotaj od unutranjih jednofaznih kratkih spojeva. U takvim sluajevima za zaitu od unutranjih jednofaznih kratkih spojeva koristi se takoe, diferencijalna zatita, ali nulte komponente struje koja je prikazana na slici 6. Kod unutranjeg jednofaznog kratkog spoja K1, nultu komponentu struje registrovae samo strujni transformator u zvezditu energetskog transformatora i diferencijalni relej e reagovati. Pri spoljanjem jednofaznom kratkom spoju K2, nultu komponentu struje registrovae i strujni transformator u zvezditu energetskog transformatora i filter nulte komponente struje instalisan na dovodnom vodu energetskog transformatora, te diferencijalni relej 1 nee biti pobuen, jer e razlika nultih komponenti struja koje se dovode diferencijalnom releju biti nula. Jasno je da struja koja se dobija iz filtra nulte komponente struje ima blokadno dejstvo na diferencijalni relej.

Slika 6. Zatita transformatora od unutranjih jednofaznih kratkih spojeva

3. ZATITA MALIH TRANSFORMATORA OD UNUTRANJIH KRATKIH SPOJEVA

Kod malih transformatora snage od 100 kVA do 4 MVA ekonomski se ne isplati korienje diferencijalne zatite za zatitu od unutranjih kratkih spojeva, jer se ovi transformatori u velikom broju koriste u distributivnoj mrei.

3.1 BRZA PREKOSTRUJNA ZATITA TRANSFORMATORA

Za zatitu od unutranjih meufaznih kvarova mali transformatori se tite brzom prekostrujnom zatitom koja je prikazana na slici 7. Brzi prekostrujni relej 1 podeava se tako da reaguje pri kvarovima K1 , K2 i K3 , dok pri kvarovima K4 u nienaponskoj mrei, ne treba da reaguje. Jasno je da postoji izvesna mrtva zona za unutranje kvarove koji su blizu nienaponskih prikljuaka transformatora koja se ne moe izbei ako se eli ouvati selektivnost. Da bi se postigla vea osetljivost zatite koristi se trofazna brza prekostrujna zatita bez obzira na to da li je zvezdite transformatora uzemljeno ili je izolovano.

Slika 7. Brza prekostrujna zatita transformatora

3.2 KUINA ZATITA TRANSFORMATORA

Za zatitu transformatora od unutranjih jednofaznih kratkih spojeva koristi se takozvana kuina zatita, koja je prikazana na slici 8. Ova zatita je razvijena za manje transformatore. Meutim, kako se pokazala kao vrlo dobra primenjuje se i za zatitu najveih transformatora. Da bi se ova zatita mogla primeniti potrebno je da transformatorski sud, ili kuite, bude uzemljeno samo u jednoj taki, odnosno samo preko jednog provodnika u koji se instalie jednofazni strujni transformator i prekostrujni relej. Pri jednofaznim kvarovima K3 i K4, van transformatora, kroz kulite transformatora i njegovo zemljovodno ue ne protie struja i prekostrujni relej 1 nee reagovati. Pri jednofaznim kratkim spojevima K1 i K2, unutar transformatora, struja kvara e tei kroz zemljovodno ue transformatorskog suda i prekostrujni relej 1 e reagovati.

Slika 8. Kuina zatita transformatora

4. GASNA ILI BUHOLC ZATITA TRANSFORMATORA

Gasna ili Buholc zatita je najstarija varijanta zatite energetskih transformatora. Prikazana je na slici 9. Bazira se na razvijanju gasova pri pojavi elektrinog luka u transformatorskom sudu. Dobra osobina ove zatite je njeno kumulativno dejstvo, kojim moe da otkrije male kvarove u transformatoru koji mogu trajati due vreme. Zatita je veoma jednostavna i sastoji se od komore sa dva ivina kontakta sa plovcima koja se montira izmeu transformatorskog suda i uljnog konzervatora. Gornji kontakt reaguje i slui za alarmiranje kada se u komori skupi dovoljna koliina gasa. Ovaj kontakt ima kumulativno dejstvo. Donji kontakt reaguje pri teim kvarovima u transformatoru kada jaka struja ulja, koje potiskivano gasovima razvijenim u transformatorskom sudu krene u konzervator, obori donji plovak. Ovaj kontakt deluje na iskljuenje transformatora bez vremenskog kanjenja. Brzina delovanja Buholc zatite pri teim kvarovima u transformatoru moe biti veoma velika i istog reda veliine kao kod diferencijalne zatite. Buholc zatita je obavezna na svim transformatorima bez obzira na snagu. To je jedina zatita koja se ugrauje jo u fabrici, odnosno, transformator se isporuuje sa ugraenom Buholc zatitom.

Slika 8. Buholc zatita transformatora

5. ZATITA TRANSFORMATORA OD KRATKIH SPOJEVA U MREI

Kratki spojevi u mrei za energetski transformator su opasna radna stanja. Za zatitu od spoljanjih kratkih spojeva koristi se TROFAZNA prekostrujna zatita sa definisanim vremenom reagovanja, bez obzira na nain uzemljenja zvezdita transformatora. Ako je zvezdite transformatora uzemljeno preko niskoomske impedanse, mora se koristiti prekostrujni relej sa kanalom za nultu komponentu struje. Kod vremenskog stepenovanja prekostrujne zatite transformatora mora se voditi rauna o maksimalnim dozvoljenim vremenima trajanja kratkih spojeva na prikljucima transformatora. Ta vremena data su u tabeli 2. i bitno zavise od procentualnog napona kratkog spoja transformatora. Tabela 2. ustvari daje dozvoljeno vreme trajanja struje: .

3,545678910

t(s)1,41,82,845,57,2911

Tabela 2. Dozvoljeno vreme trajanja kratkog spoja energetskog transformatora u funkciji napona kratkog spojaPrekostrujna zatita transformatora mora biti vremenski usaglaena sa prekostrujnim zatitama vodova u mrei koju transformator napaja. Zbog toga je prekostrujna zatita transformatora relativno spora. Kod velikih transformatora za zatitu od spoljanjih kratkih spojeva moe se upotrebiti distantna zatita. Mogua je varijanta sa dva distantna releja inatalisana na razliitim naponskim nivoima, kako je prikazano na slici 10a. Prvi stepeni distantnih releja 1 i 3 podeeni su tako da tite oko 85% reaktanse transformatora. Drugi stepeni istih releja tite ostatak reaktanse transformatora i rezerva su prvim stepenima distantnih zatita vodova (2 i 4). Na ovaj nain distantni releji 1 i 3 su dobra rezerva diferencijalnoj zatiti transformatora, jer tite transformator od veine unutranjih kvarova u prvom stepenu, dok u drugom stepenu tite transformator od kratkih spojeva u mrei. Ta zatita je relativno brza jer se drugi stepen distantnih zatita vremenski usporava najvie do 0,2 s.

Slika 10. Primena distantnih zatita za zatitu transformatora od spoljanjih kratkih spojevaMogua je i varijanta, prikazana na slici 10b, sa jednim distantnim relejom. U ovom sluaju prvi stepen distantnog releja 1, koji slui za zatitu transformatora, podeava se tako da titi oko 85% reaktanse transformatora. Drugi stepen je usmeren na suprotnu stranu i doseg mu je takav da se ne mea sa drugim stepenom distantnog releja 3. Trei stepen releja 1 usmeren je kao i prvi i doseg mu je takav da se ne mea sa drugim stepenom releja 2. Vremensko kanjenje drugog i treeg stepena releja 1 je isto i podeava se na vrednost karakteristinu za druge stepene distantnih zatita vodova. I u ovom sluaju distantna zatita transformatora ima dvojaku ulogu. Ujedno je rezervna zatita diferencijalnoj zatiti transformatora i slui za zatitu transformatora od spoljanjih kratkih spojeva. Treba napomenuti da distantni releji za zatitu transformatora esto imaju jo jednu ulogu, a to je njihovo uee u zatiti sabirnica na koje je transformator prikljuen.

6. ZATITA TRANSFORMATORA OD PREOPTEREENJA

Za razliku od sinhronih generatora transformatori lake mogu doiveti preoptereenje. Preoptereenje transformatora najee nastaje zbog ispada drugih transformatora ili zbog ispada vodova. Ni jedan propis ili preporuka ne ograniava preoptereenje transformatora. Meutim, ograniava se trajanje preoptereenja do trenutka u kome namotaj transformatora dostie maksimalno dozvoljenu temperaturu. Maksimalno dozvoljena temperatura namotaja transformatora nije otro ograniena, ve zavisi od vrste izolacije i od ekonomski opravdanog veka trajanja transformatora (kod nas oko 26 godina).Razni standardi, odnosno preporuke, kao to su IEC , JUS , VDE i drugi malo se razlikuju u pogledu maksimalne temperature rashladnog sredstva i maksimalne dozvoljene nadtemperature pojedinih delova transformatora.- Svi propisi i preporuke pretpostavljaju temperaturu rashladnog vazduha (a) od 35 do 40C. - Ako je rashladni medijum voda, svi propisi pretpostavljaju da joj je temperatura 25C.- Svi propisi definiu maksimalnu dozvoljenu nadtemperaturu namotaja, sa klasom izolacije A, zaronjenog u ulje, u opsegu od 55 do 70C . To znai da maksimalna temperatura namotaja, po propisima, moe da se kree u opsegu od 90 do 110C.- Svi propisi definiu maksimalnu dozvoljenu nadtemperaturu ulja u opsegu od 55 do 60C, tako da temperatura ulja moe da bude od 90 do 100 C.Transformator nije homogeno telo. Energija gubitaka stvara se u namotaju i gvozdenom jezgru transformatora. Zbog toga je namotaj najtopliji deo transformatora. Na slici 11. prikazane su krive porasta temperature namotaja i ulja za transformator, sa opsezima maksimalno dozvoljenih temperatura ambijenta, ulja i namotaja transformatora. Strogo gledano, vremenske konstante zagrevanja namotaja i ulja nisu iste. Ova razlika je izraenija kod velikih preoptereenja transformatora, jer se tada namotaj znatno bre zagreva od ulja. Kod preoptereenja transformatora u opsegu od

transformator se moe posmatrati kao homogeno telo sa jednom vremenskom konstantom zagrevanja. Vea preoptereenja od 2 r.j. zalaze u zonu kratkih spojeva pa ih eliminiu zatite od kratkih spojeva.

Slika 11. Krive porasta temaperature ulja (1) i namotaja (2) pri nominalnom optereenju transformatora sa maksimalnim dozvoljenim temperaturama ambijenta, ulja i namotajaKod analize zagrevanja transformatora moe se poi od maksimalne dozvoljene nadtemperature ulja.

Slika 12. Krva zagrevanja transformatoraNa slici 12. prikazana je kriva zagrevanja transformatora. U trenutku tp - trenutak nastanka preoptereenja; t - dozvoljeno trajanje preoptereenja. t=0 transformator je ukljuen i optereen snagom manjom od nominalne. Sa tom snagom je radio relativno dugo tako da je dostigao stacionarnu temperaturu o, koja je via od temperature ambijenta, ali je manja od maksimalne dozvoljene temperature ulja. U trenutku tp transformator biva preoptereen. Kada bi sa takvim preoptereenjem radio dugo, dostigao bi neku maksimalnu temperaturu max koja bi bila vea od maksimalne dozvoljene temperature ulja. Zbog toga sa takvim preoptereenjem transformator moe da radi ogranieno vreme t, posle koga mora biti iskljuen ili rastereen. Na osnovu slike 12. i oznaka sa nje moemo napisati sledeu relaciju: ,odakle se lako dobija relacija za dozvoljeno trajanje preoptereenja (1.5)Prirataji temperatura u (1.5) su: , i , (1.6) - povrina i koeficijent odvoenja toploteZamenom relacija (1.6) u (1.5) dobija se , gde su i (1.7)Na primer, ako je transformator optereen sa 50% od svoje nominalne snage ako optereenje naglo skoi na 150% od nominalnog, transformator sa termikom vremenskom konstantom od T = 60 minuta e sa takvim preoptereenjem moi da radi.Za zatitu transformatora od preoptereenja, u principu, mogao bi se koristiti termiki relej sa vremenskom konstantom jednakom termikoj vremenskoj konstanti transformatora. Meutim, nedostatak ovakvog releja je u tome to on ne vodi rauna o uslovima hlaenja transformatora. Uslovi hlaenja transformatora su promenljivi jer se transformatori uglavnom instaliu na otvorenom prostoru. Sa promenom godinjih doba menja se srednja vrednost temperature, a time i mogunost preoptereenja transformatora.Ovaj nedostatak obinog termikog releja prevazilazi se upotrebom termikog releja kompenzovanog temperaturom ulja na najtoplijem mestu u transformatorskom sudu. Ovakva zatita naziva se u argonu inenjera koji se bave zatitom "termikom slikom" transformatora. Termika slika, odnosno zatita transformatora od preoptereenja, prikazana je na slici 13. Sastoji se od dva prekostrujna releja 1 i 2 i termikog releja 3 sa mernom sondom. Merna sonda ima otpornost zavisnu od temperature. Najee se koristi otpornik od legure platine ija je zavisnost otpornosti od temperature data u tabeli 3.

(C)020406080100120

R (oma)100108115123131138146

Tabela 3. Zavisnost otpornosti sonde od temperature

Slika 13. Termika slika transformatora1 - prekostrujni relej za velike struje (I >>) podeen na 1,9 In; 2 - prekostrujni relej za male struje (I >) podeen na 1,05 In; 3 - termiki relej sa otpornikom sondom; a - iskljuenje zbog velike struje; b - signalizacija velike struje; c - signalizacija male prekostruje; d - ukljuenje ventilatora; e - signaliazcija poviene temperature; f - iskljuenje zbog prevelike temperature.

Sonda termikog releja uronjena je u sud transformatora na mestu gde je ulje najtoplije. Na tome mestu ulje se dodatno dogreva grejaem kroz koji protie preslikana struja transformatora. Na taj nain na mestu ugradnje sonde simulira se temperatura namotaja transformatora, a istovremeno, obuhvata se uticaj spoljanje temperature na temperaturu namotaja transformatora. Termiki relej obino ima vie stepeni. Prvi stepen (kontakti d) slui za ukljuenje ventilatora za dodatno pojaanje hlaenja. Drugi stepen (kontakti e) slui za alarmiranje, dok trei stepen (kontakti f) slui za iskljuenje transformatora. Termikoj sondi, odnosno termikom releju, treba odreeno vreme da se ohladi i omogui ponovno ukljuenje transformatora nakon reagovanja termikog releja. Ovo je mana termikog releja jer se u praksi trai da se transformator ukljui odmah nakon smanjivanja optereenja na nivo nominalnog ili manjeg od nominalnog. Da bi se ova mana prevazila, kontakti termikog releja se vezuju preko kontakata prekostrujnog releja tako da je iskljuenje transformatora zbog previsoke temperature uslovljeno reagovanjem prekostrujnog releja 2. Kada se optereenje transformatora smanji na nominalno ili manje od nominalnog prekostrujni relej 2 blokira termiki relej i omoguava da se transformator ukljui na mreu, bez obzira to termiki relej jo uvek daje signal za iskljuenje. Za razliku od termikih releja iji se rad zasniva samo na merenju struje, kod termike slike transformatora ne vri se modelovanje vremenske konstante zagrevanja tienog objekta, ve se direktno meri temperatura tienog transformatora. Ovim se eliminie nekorektan rad releja zbog nepodudarnosti vremenske konstante zagrevanja releja i tienog transformatora.

ZAKLJUAK

Projektovanje diferencijalne zatite energetskih transformatora predstavlja sloen zadatak koji iziskuje punu odgovornost imajui u vidu znaaj energetskog transformatora unutar elektroenergetskog sistema. Retroaktivni pogled na razvoj releja nam govori da je svaka nova generacija donela svojevrsne inovacije u realizaciji. Pojednostavljenje izvoenja, omoguavanje fleksibilnosti, poveanje brzina djelovanja i pouzdanosti te opadanje cena, neke su od prednosti savremenih instalacija. S tim u vezi pojedini korisnici se odluuju na korienje vie ureaja od razliitih proizvoaa u svrhu jo veeg poveanja pouzdanosti. Numeriki releji se danas nalaze u svim prodajnim katalozima, to su trenutno opte prihvaeni releji. Postizanje sigurnog rada zavisi i od uestalosti i kvalitete testiranja te odravanja diferencijalnih zatita koje se mora sprovoditi u definisanim intervalima. Ukoliko, bez obzira na veliki stepen sigurnosti i pouzdanosti ovih releja, ipak doe do zatajenja pri tienju velikih energetskih transformatora, na njima e reagovati protivpoarna zatita koja takoe treba biti instalisana. Nakon iskljuivanja energetskog transformatora s mree ne sme se dopustiti ponovno ukljuenje dok se ne utvrdi razlog zbog kojeg je dolo do iskljuenja. Izazov vredan panje jeste korienje nove tehnologije optikih strujnih senzora, koji bi u dogledno vreme trebali da preuzmu dominantnu ulogu koju jo uvek imaju strujni transformatori, s obzirom na niz znaajnih prednosti koje pruaju u odnosu na njih.

LITERATURA

1. Franjo Bouta: Automatski zatitni ureaji elektroenergetskih postrojenja, "Svjetlost", Sarajevo, 1987.2. F. Bouta, M. Golubovi, A. Ogorelec, S. Pani, Z. Pai, P. Vujovi i . Zlatar: Aspekti zatite elektroenergetskog postrojenja, "Svjetlost", Sarajevo, 1988.3. Ivan Kukovi: Zatita od otkazivanja rada prekidaa, Referat br.344.09, XIII savjetovanje JUHO CIGRE, Bled, 1977.4. N. Chernobrovov: Protective Relaying, Mir Publishers - Moscow, 1974.5. T. S. Madhava Rao: Power System Protection - Static Relays, "Tata McGraw - Hill Publishing Co. Limited", 1979.

19