参考文献
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抽象的
在此应用笔记中，我们将介绍如何设计和实现电源变压器过载保护系统，这将有助于保护变压器免于过载情况。当负载超过其铭牌评级时，变压器将超载。这可能导致传输线上的突发事件，电力系统的任何故障或故障或经济考虑因素发生。当电力变压器过载时，其工作温度会增加，这对变压器的寿命产生负面影响。
变压器的背景
电力变压器是电网中最重要、最昂贵的部件之一。它们可以通过不同的电压水平有效地传输和分配电力。如果电力变压器发生故障，可能会影响整个电网的可靠性，对系统的经济影响也相当大。
有效地使用电力变压器需要计划和控制。通常，变压器被设计成在其铭牌额定值内运行。
自重载电力变压器有一个操作的温度会增加危害其寿命,有必要模型线圈之间的传热特点和石油为了预测变压器的热点温度作为负载的函数,同时考虑到冷却的特点。
由于经济考虑，重载也可能发生。如果变压器正常维护，以便始终在规范内，它将在需要更换之前持续更长时间。加速老化是过载电力变压器的主要后果之一。
电力系统过载的四种类型
正常预期寿命负荷
当电力变压器的热点温度为连续的98°C(非热升级纸)和110℃(热升级纸)时，正常预期寿命发生。但是，如果变压器在该温度下运行了很长时间，则允许变压器在一段时间内在该温度下短时间运行。变压器的确切寿命是未知的，然而，根据国际电工委员会(IEC)的说法，根据机械性能，如保留的拉伸强度和/或保留的聚合度，对绝缘寿命有不同的预测。
计划重载
这种类型的负载发生在公用事业操作员计划在特定时间内使变压器过载时，这在公用事业运行中更常见。在这种加载方式下，热点温度可升至120130℃。无系统中断、计划重复负载和较短的预期寿命是这种类型负载的特点。对于这种负载类型，可以计算确定可接受的寿命损失可以达到的时间段。
长期重载
在这种类型的过载情况下，变压器超出其铭牌额定值运行很长时间，从几个小时到几个月，承受紧急负载。在变压器的正常使用寿命中可能会发生一到两次。长期过载是由于电力系统的中断或传输系统的意外事故而发生的。然而，失效风险大于计划的过载，并且在运行中热点温度可以上升到120°C -140°C。对于这种负载类型，可以进行计算，以评估在特定负载周期内可接受的绝缘寿命损失。
短期超载
短期过载是指变压器在短时间内负载过重，导致温度迅速升高，超过铭牌额定值所限定的范围。在这种类型的负载中，热点温度可能会在短时间内上升到180°C，严重的绝缘寿命损失。这类载荷的主要特点是:
- 传输系统上的高度不太可能的操作条件。
- 预计在变压器的正常使用寿命中会发生一到两次，而且通常持续时间很短(不到半小时)。
- 由于石油中气泡和气体的形成，失效的风险甚至比长期超载更大。
重载的风险
变压器的过载有一定的风险。它们如下所述。
- 从绝缘导体和金属结构部件附近的绝缘冒出的气体可能会降低和危害绝缘强度。
- 高温下力学性能的暂时劣化会降低短路强度。
- 由于导体、绝缘材料和结构部件的热膨胀引起的机械或介质故障。
- 增加衬套压力可能导致垫圈泄漏，油脂损失和极端介电故障。
- 分接开关触点电阻增加，这可能是由于油分解产物增加造成的。亚博电竞菠菜
- 切断分接开关中非常大的电流可能是危险的。
- 当顶油温度升高到标准限制时，可能会发生油箱中的油膨胀。
- 通过变压器的电压调节可能会增加，由于增加的视功率负载和可能下降的功率因数。
变压器过载保护的框图表示如图1所示。它由一个电流互感器组成，连接在变压器的初级侧。两个HL-52S继电器模块连接在初级和次级侧面上。
在流程图中，首先取一次侧电流互感器的电流。如果CT1电流为1A，则正常电流流LED点亮。如果CT1电流大于1.67A，则检测到变压器过载，并向HL-52S主、副继电器模块发出跳闸信号，将变压器与电力系统隔离。在这种情况下，压电蜂鸣器和过载指示LED也会打开。
此外，如果1.0A < current < 1.2A，则意味着变压器没有过载情况。通常正常电流1.2A在CT二级流动(CT额定值1A加0.2裕度值)。完整的流程图如图2所示。
变压器过载保护的顶层原理图如图3所示。
组件描述
在本应用说明中，使用了一个电流互感器和两个HL-52S继电器模块。下面给出了每个组件的描述。
HL-52S继电器模块
HL-52S继电器模块允许广泛的输入，以控制更大的负载和设备，如交流或直流电机，电磁铁，螺线管，和白炽灯。继电器屏蔽采用千兆JQC-3F优质继电器1个，额定负载10A/250V AC、10A/125V AC、10A/28V DC、10A/30V DC。继电器输出状态由发光二极管单独指示。
下面给出了模块的特征。
- 控制信号:TTL电平
- 额定负载:10A/250V AC、10A/125V AC、10A/28V DC、10A/30V DC
- 接触动作时间:10ms/5ms
- COM -常见的销
- 常闭，该终端在低逻辑电平保持关闭
- NO-常开，此终端在低逻辑电平时保持打开
我们将使用HL-52S单通道中继模块。高压输出连接器有3个引脚，中间的是普通引脚，从标记中我们可以看到，另外两个引脚中的一个是常开连接，另一个是常闭连接。继电器模块如图4所示。其输出触点通常是闭合的。当在输入(IN)引脚上应用高逻辑时，它们就会打开。
继电器模块的基本结构如图5、6所示。图5显示了当应用低逻辑输入时继电器模块处于常闭状态。在这种情况下，电流流过电路。在图6中，当一个数字高逻辑应用于输入引脚时，开关改变其位置并使触点常开。在这种情况下，电路是断开的，没有电流流动。
电流互感器
电流互感器是一种用来测量交流电流的互感器。它产生的交流电(AC)在它的二次，是成比例的交流电流在它的一次。
电流互感器与电压互感器(VTs)、电压互感器(PTs)等为测量而设计的互感器统称仪表互感器。
互感器的主要任务是:
- 将电流从通常较高的值转换为继电器和仪器易于处理的值。
- 将计量电路与初级高压系统隔离。
- 提供将仪器和继电器标准化到少数额定电流和电压的可能性。
当您需要测量对电流表太大的电流时，可以使用电流互感器在其次级中的隔离较低电流，其与主电路中的电流成比例。然后，诱导的二次电流适用于测量电子设备中的仪器或加工。电流互感器对初级电路影响很小。由于其非常低的输入电阻，CT与传输线串联连接。
大多数电流互感器的标准二次额定为5安培或1安培，一次电流和二次电流分别表示为100/5或100/1。这意味着在100/5 CT的情况下，一次电流比二次电流大20倍，所以当100安培在一次导体中流动时，将导致5安培在二次绕组中流动。
通过增加二次绕组(N2)的数量，可以使二次电流比被测一次电路中的电流小得多，因为随着N2的增加，I2会按比例减小。换句话说，匝数与一次绕组和二次绕组中的电流成反比。
电流互感器和其他变压器一样，必须满足匝数方程，匝数比等于:
从中我们得到:
在那里,
- Np =初级绕组的匝数
- Ns =次级绕组的匝数
- Ip =初级绕组的电流
- 是=电流在二次绕组
电流比率由匝数比设定，当初级通常由次要的次数组成一个或两个转弯时，初级和次级之间的比率可以相当大。例如，假设初级绕组的当前额定值为100A。二次绕组具有5A的标准等级。初级和二次电流之间的比率为100A至5A，或20：1。换句话说，初级电流比二次电流大20倍。
在GreenPAK™混合信号阵列中，有模拟电压比较器。因此，有必要将CT电流转换为电压。为此目的，我们连接了一个分流电阻R分流器与CT平行。R上的电压分流器已经被测量，并被提供给GreenPAK的设计。如图8所示。
R的值分流器可以从下面找到。假设我们有一个标准旋转比1:50的CT。
CT主诊的正常电流为50a。次级电流的计算方法如下。
对于一次绕组的正常电流，二次绕组电流为1A。要得到与该电流对应的1V, R分流器可以从下面找到。
对于这个R值分流器，则在CT的二次绕组中会有1V对应1A电流。
GreenPAK设计
在GreenPak设计中，已经采取了与1A额定值的CT连接的分流电阻的输出电压，并以三个PIN6，PIN10和PIN13施加。一个模拟比较器单独连接到每个引脚。在这里，已经检查了三种不同的条件。如果来自分流电阻的电压大致等于1V，则正常电流流量LED指示接通。如果电压小于1.2V并且大于1V，则存在NoOverload条件。此外，如果电压大于1.67V，则变压器已加载，需要从电力系统隔离以保护它。在这种情况下，已经提供了向主侧和次级侧面HL-52S中继模块的信号，并且它们将隔离变压器。还提供了对过载LED指示和压电蜂鸣器的信号。以这种方式，使用这种GreenPak设计，可以正确保护变压器免受过载条件的保护。它如图9所示。
结论
在本应用说明书中，我们设计了以SLG46721V为主要控制元件的变压器过载保护。提出的设计在过载情况下将变压器与电力系统隔离，以避免变压器本体发热和预期寿命的降低。该设计可与变压器差动保护、过流保护结合使用，完全保护变压器不受各种故障的损坏。
硬件实现
用于变压器过载保护的完整硬件部件如图10所示。
下面提到每个使用的组件的功能。
初级侧HL-52S继电器模块：用于在变压器过载的情况下隔离变压器的初级侧。
一次侧电流互感器:用于测量变压器一次侧流过的电流。
研究中的变压器:用于保护其免受过载情况的变压器。
直流电池:用于HL-52S继电器模块的一次、二次侧电压控制。
二次侧HL-52S继电器模块:当变压器过载时，用于隔离变压器二次侧。
压电蜂鸣器:用于指示过载情况。
硬件的俯视图如图11所示。
使用环形主CT。导体必须通过它，从中必须测量电流。CT的连接如图12所示。
图13。正常电压(1 v) 领导的指示 |
图14.没有过载电压 (1.0 < V < 1.2) LED指示 |
图15。过载电压了 在过载 |
图16。继电器的切换 迹象表明（NC至NO） 主要情况 |
图17。继电器的切换 接点(NC到NO)在次要 由于过载情况而方 |
图18。过载的迹象 使用压电蜂鸣器 |