Inter-Turn Short-Circuit Detection Through Differential Admittance Monitoring in Transformers

GUSTAVO LEAL; MATÍAS MEIRA; CRISTIAN RUSCHETTI; GUILLERMO BOSSIO; CARLOS VERUCCHI

San Juan, San Juan

Congreso; IEEE biennial congress of Argentina (IEEE ARGENCON 2022); 2022

IEEE

Ingles:Detecting inter-turn short-circuits in power transformers at an early stage is essential to reduce repair costs and interruption times of the electrical distribution service. Differential protection relays are widely used in this type of machine to detect faults of this nature. However, they are not effective enough when the faults are in an incipient stage where only a few inter-turns are involved. Therefore, it is of interest to develop strategies that allow early detection of this type of faults. In this work, a strategy for inter-turn short-circuit detection through differential admittance monitoring is proposed. Through computational simulations on a 5 kVA transformer, it is shown that the strategy is sensitive to faults involving from 2% of the winding with a current in the fault loop of 1 p.u. Furthermore, the fault detection strategy is not sensitive to transformer load state, load or voltage unbalance, under or over voltages, and harmonic content.Español:La detección temprana de cortocircuitos entre espiras, en transformadores de potencia, es fundamental para reducir costos de reparación y tiempos de interrupción del servicio de distribución de energía eléctrica. Si bien los relés de protección diferencial, muy utilizados en este tipo de máquinas, permiten detectar fallas de esta naturaleza, resultan poco eficaces cuando las fallas se encuentran en una etapa incipiente o cuando involucran a una poca cantidad de espiras. Por consiguiente, resulta de interés el desarrollo de estrategias que permitan detectar tempranamente este tipo de fallas.En este trabajo se propone una estrategia de detección de cortocircuitos entre espiras basada en el monitoreo de las admitancias diferenciales. A través de simulaciones computacionales, sobre un transformador de 5 kVA, se demuestra que la estrategia es sensible a fallas que involucran desde el 2% del devanado con una corriente en el lazo de falla de 1 p.u. Además, se comprueba que la estrategia de detección de falla es insensible al estado de carga del transformador, a los desbalances de carga o tensión, a las sub o sobre tensiones, y a los armónicos.