Differentialbeskyttelse af en transformer

Differentialbeskyttelse af en transformer

Transformatorer er blandt de vigtigste komponenter i strømsystemer. Som statiske, fuldt lukkede og typisk oliebærende enheder, forekommer fejl på dem relativt sjældent. Dog kan selv en sjælden fejl have alvorlige konsekvenser for en strømtransformator. Derfor er det af største vigtighed at beskytte strømtransformatorer mod potentielle fejl.

Fejl i transformatorer kan hovedsageligt inddeles i to typer: eksterne fejl og interne fejl. Eksterne fejl fjernes hurtigt af relæsystemet uden for transformatorerne for at undgå skade på transformatorerne fra sådanne fejl. For interne fejl i denne type transformator anvendes et differentialbeskyttelsessystem.

Differentialbeskyttelsessystemer bruges hovedsageligt til at beskytte mod fase-til-fase- og fase-til-jordfejl. Differentialbeskyttelsen for strømtransformatorer bygger på Merz-Prize-cirkulerende strømprincippet. Sådan en beskyttelse anvendes generelt på transformatorer med en effekt over 2 MVA.

Forbindelse for differentialbeskyttelse af transformator

Strømtransformatorer er stjernet forbundet på den ene side og delt-forbundet på den anden. Strømtransformatorerne (CT'er) på den stjernet forbundne side er delt-forbundet, mens de på den delt-forbundne side er stjernet forbundet. Neutralerne for både strømtransformatorernes stjerneforbindelse og strømtransformatorernes stjerneforbindelse er jordet.

En begrænsningsbobin er forbundet mellem sekundærspolerne af strømtransformatorerne. Denne begrænsningsbobin regulerer systemets følsomhed. Driftsbobinen placeres mellem tappunktet på begrænsningsbobinen og stjernepunktet på sekundærspolerne af strømtransformatorerne.

Funktion af differentialbeskyttelsessystemet

Under normale forhold bærer driftsbobinen ingen strøm, da strømmene på begge sider af strømtransformatorerne er i balance. Når der imidlertid opstår en intern fejl i spolerne af strømtransformatoren, bliver denne balance forstyrret. Dermed bærer driftsbobinerne i differentialrelæet en strøm, der svarer til forskellen i strøm mellem de to sider af transformatoren. Dette resulterer i, at relæet aktiverer hovedafbrydere på begge sider af strømtransformatoren.

Problemer med differentialbeskyttelsessystemet

Når en transformator sættes i drift, løber en kortvarig magnetiseringsstrøm igennem den. Denne strøm kan være op til 10 gange den fulde belastningsstrøm og aftager over tid. Denne magnetiseringsstrøm løber i primærspolen af strømtransformatoren, hvilket forårsager en uoverensstemmelse i udgangen fra strømtransformatorerne. Dette kan på sin side få differentialbeskyttelsen af transformatoren til at virke forkert.

For at løse dette problem placeres en kickfuse over relæbobinen. Disse fuser er af tidsbegrænset type med en invers karakteristik og reagerer ikke under den korte varighed af inrush-strømen. Når en fejl opstår, springer fuserne, hvilket tillader, at fejlstrømmen løber igennem relæbobinerne og aktiverer beskyttelsessystemet. Dette problem kan også dæmpes ved at bruge et relæ med en invers og defineret minimumskarakteristik i stedet for et øjeblikkeligt relæ.