پروتکشن دیفرانسیل ترانسفورماتور

محافظت دیفرانسیل ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها از مولفه‌های کلیدی در سیستم‌های برق هستند. به عنوان دستگاه‌های ساکن، کاملاً بسته و معمولاً در روغن غوطه‌ور، خرابی‌های آن‌ها نسبتاً نادر است. با این حال، حتی یک خرابی نادر نیز می‌تواند پیامدهای شدیدی برای ترانسفورماتور قدرت داشته باشد. بنابراین، محافظت از ترانسفورماتورهای قدرت علیه خرابی‌های بالقوه از اهمیت بالایی برخوردار است.

خرابی‌های ترانسفورماتورها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: خرابی‌های خارجی و خرابی‌های داخلی. خرابی‌های خارجی توسط سیستم رله خارج از ترانسفورماتور به سرعت رفع می‌شوند تا جلوی هرگونه آسیب به ترانسفورماتور از طریق این خرابی‌ها گرفته شود. برای خرابی‌های داخلی در این نوع ترانسفورماتور، از سیستم محافظت دیفرانسیل استفاده می‌شود.

سیستم‌های محافظت دیفرانسیل عمدتاً برای محافظت در برابر خرابی‌های فاز به فاز و فاز به زمین استفاده می‌شوند. محافظت دیفرانسیل برای ترانسفورماتورهای قدرت بر اساس اصل جریان دورانی مرز-پرایز استوار است. این نوع محافظت معمولاً برای ترانسفورماتورهای با ظرفیت بیش از ۲ مگاوات استفاده می‌شود.

اتصال برای محافظت دیفرانسیل ترانسفورماتور

ترانسفورماتورهای قدرت در یک طرف به صورت ستاره و در طرف دیگر به صورت دلتا متصل می‌شوند. ترانسفورماتورهای جریان (CTs) در طرف ستاره متصل به صورت دلتا و در طرف دلتا متصل به صورت ستاره هستند. نوتروال‌های هر دو اتصال ستاره ترانسفورماتور جریان و ترانسفورماتور قدرت به زمین متصل می‌شوند.

یک سیم پیچ محدودکننده بین سیم‌پیچ‌های ثانویه ترانسفورماتورهای جریان متصل می‌شود. این سیم پیچ محدودکننده حساسیت سیستم را تنظیم می‌کند. سیم پیچ عملیاتی بین نقطه تپی گیری سیم پیچ محدودکننده و نقطه ستاره سیم‌پیچ‌های ثانویه ترانسفورماتور جریان قرار دارد.

عملکرد سیستم محافظت دیفرانسیل

در شرایط عادی، سیم پیچ عملیاتی جریانی ندارد زیرا جریان‌های دو طرف ترانسفورماتور قدرت در تعادل هستند. با این حال، وقتی یک خرابی داخلی در سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور قدرت رخ می‌دهد، این تعادل مختل می‌شود. در نتیجه، سیم‌پیچ‌های عملیاتی رله دیفرانسیل جریانی را منتقل می‌کنند که متناسب با تفاوت جریان بین دو طرف ترانسفورماتور است. در نتیجه، رله مداربرهای اصلی دو طرف ترانسفورماتور قدرت را قطع می‌کند.

مشکلات سیستم محافظت دیفرانسیل

هنگامی که یک ترانسفورماتور تغذیه می‌شود، جریان موقتی مغناطیسی از آن می‌گذرد. این جریان می‌تواند تا ۱۰ برابر جریان کامل بار باشد و با گذشت زمان کاهش می‌یابد. این جریان مغناطیسی از سیم‌پیچ اصلی ترانسفورماتور قدرت می‌گذرد و اختلاف در خروجی ترانسفورماتورهای جریان ایجاد می‌کند. این موضوع می‌تواند باعث عملکرد نادرست محافظت دیفرانسیل ترانسفورماتور شود.

برای حل این مشکل، یک فیوز ضربه‌ای روی سیم پیچ رله قرار می‌گیرد. این فیوز‌ها از نوع زمان‌دار با خصوصیات معکوس هستند و در طول مدت کوتاه جریان ورودی عمل نمی‌کنند. هنگام رخ دادن یک خرابی، فیوز‌ها قطع می‌شوند و اجازه می‌دهند تا جریان خرابی از طریق سیم‌پیچ‌های رله عبور کرده و سیستم محافظت فعال شود. این مشکل می‌تواند با استفاده از یک رله با خصوصیات معکوس و حداقل معین نیز کاهش یابد به جای یک رله نوع فوری.