Диференциална защита на трансформатор

Диференциална защита на трансформатор

Трансформаторите са сред ключовите компоненти в електроенергийните системи. Като статични, напълно затворени и обикновено масло-погружени устройства, повредите в тях са относително рядки. Въпреки това дори и редка повреда може да има сериозни последици за електротрансформатора. Следователно, защитата на електротрансформаторите срещу потенциални повреди е от изключителна важност.

Повредите в трансформаторите се класифицират основно на две типа: външни повреди и вътрешни повреди. Външните повреди бързо се устраняват от реле-системата извън трансформатора, за да се предотврати всякакво вредно влияние на трансформатора от такива повреди. За вътрешните повреди в този вид трансформатор се използва диференциална защитна система.

Диференциалните защитни схеми се използват главно за защита срещу фазово-фазови и фазово-земни повреди. Диференциалната защита на електротрансформатори е основана на принципа на циркулиращия ток на Мерц-Прайз. Такава защита обикновено се прилага към трансформатори с мощност над 2 MVA.

Връзка за диференциална защита на трансформатор

Електротрансформаторите са звезденосвързани от едната страна и делта-свързани от другата. Токовите трансформатори (CT) на звезденосвързаната страна са свързани по делта, докато тези на делта-свързаната страна са свързани по звезда. Нейтралните точки както на звездената връзка на токовите трансформатори, така и на електротрансформаторите са заземени.

Ограничаваща катушка е свързана между вторичните виткания на токовите трансформатори. Тази ограничаваща катушка регулира чувствителността на системата. Работната катушка е разположена между точката на отвода на ограничаващата катушка и звездната точка на вторичните виткания на токовите трансформатори.

Функциониране на диференциалната защитна система

Под нормални условия работната катушка не носи ток, тъй като токовете от двете страни на електротрансформатора са в равновесие. В случай на вътрешна повреда в витканията на електротрансформатора, това равновесие се нарушава. Следователно, работните катушки на диференциалния реле носят ток, който съответства на разликата в тока между двете страни на трансформатора. В резултат, реле активира главните автоматични щепселни контакти от двете страни на електротрансформатора.

Проблеми с диференциалната защитна система

Когато трансформаторът е подключен, през него протича преходен входящ магнетизационен ток. Този ток може да достигне 10 пъти количеството на полното товарно напрежение и се намалява с времето. Този магнетизационен ток протича в основната витка на електротрансформатора, причинявайки разлика в изхода на токовите трансформатори. Това, от своя страна, може да доведе до неправилно функциониране на диференциалната защита на трансформатора.

За решаване на този проблем, пусков предпазен пръстен се поставя паралелно на реле-катушката. Тези предпазни пръстени са от тип с времево ограничение и обратна характеристика и не функционират по време на краткотрайния входящ връх. При настъпване на повреда, предпазните пръстени се разцепват, позволявайки на повредения ток да протече през реле-катушките и да активира защитната система. Този проблем може да бъде ослабен и чрез използване на реле с обратна и определена минимална характеристика вместо моментно-тип реле.