Diferenciální ochrana transformátoru

Diferenční ochrana transformátoru

Transformátory jsou mezi klíčovými komponentami elektrických systémů. Jako statické, plně uzavřené a obvykle olejově namočené zařízení se na nich výpadky vyskytují relativně zřídka. Nicméně i vzácný výpadek může mít pro transformátor vážné následky. Proto je ochrana transformátorů před možnými výpadky nezbytně důležitá.

Výpadky na transformátorech lze rozdělit do dvou hlavních kategorií: externí výpadky a interní výpadky. Externí výpadky jsou rychle odstraněny reléovým systémem vně transformátoru, aby bylo zabráněno jakékoli škodě na transformátoru způsobené těmito výpadky. Pro interní výpadky tohoto typu transformátoru se používá diferenční ochranný systém.

Diferenční ochranné schémata jsou převážně používána k ochraně proti fázovým a fáze-k-zemi výpadkům. Diferenční ochrana pro transformátory je založena na principu Merz-Prize okruhového proudu. Tato ochrana je obecně aplikována na transformátory s výkonem nad 2 MVA.

Připojení pro diferenční ochranu transformátoru

Transformátory jsou na jedné straně hvězdicově spojené a na druhé straně trojúhelníkově. Proudové transformátory (CT) na hvězdicově spojené straně jsou trojúhelníkově spojené, zatímco ty na trojúhelníkově spojené straně jsou hvězdicově spojené. Neutrália obou hvězdicových spojení proudových transformátorů a transformátoru jsou zazemleny.

Omezovací cívka je připojená mezi sekundární vinutí proudových transformátorů. Tato omezovací cívka reguluje citlivost systému. Provozní cívka je umístěna mezi čerpacím bodem omezovací cívky a hvězdicovým bodem sekundárních vinutí proudových transformátorů.

Funkce diferenčního ochranného systému

V normálních podmínkách není provozní cívka nabité, protože proudy na obou stranách transformátoru jsou vyváženy. Pokud však dojde k internímu výpadku uvnitř vinutí transformátoru, tento rovnováha je porušena. V důsledku toho provozní cívky diferenciálního relé nesou proud, který odpovídá rozdílu proudu mezi oběma stranami transformátoru. Následkem toho relé spustí hlavní vypínače na obou stranách transformátoru.

Problémy s diferenčním ochranným systémem

Když je transformátor zapojen, do něj proudí krátkodobý magnetizační proud. Tento proud může být až 10krát vyšší než nominální proud a postupně slábne. Tento magnetizační proud proudí v primárním vinutí transformátoru, což způsobuje rozdíl v výstupu proudových transformátorů. To může způsobit, že diferenční ochrana transformátoru nefunguje správně.

Aby byl tento problém řešen, je naproti reléové cívce umístěn tzv. kick fuse. Tyto pojistky jsou typu s časovým omezením a inverzní charakteristikou a nejsou aktivovány během krátkého trvání magnetizačního přívalu. Při výpadku pojistky puknou, což umožňuje, aby výpadkový proud prošel reléovými cívkami a aktivoval ochranný systém. Tento problém lze také zmírnit použitím relé s inverzní a definovanou minimální charakteristikou místo relé s okamžitou charakteristikou.