Muuntajan differentiaalisuojitus

Muuntajan differentiaalisuojitus

Muuntajat ovat yksi tärkeimmistä komponenteista sähköverkoissa. Koska ne ovat staattisia, täysin suljettuja ja useimmiten öljyimurskutettuja laitteita, niissä ilmenevät vikat ovat suhteellisen harvinaisia. Kuitenkin jopa harvinainen vika voi aiheuttaa vakavia seurauksia sähkömuuntajalle. Siksi sähkömuuntajien suojeleminen potentiaalisilta vikoilta on äärimmäisen tärkeää.

Muuntajissa esiintyvät vikat jaetaan pääasiassa kahteen ryhmään: ulkoisiin vikoihin ja sisäisiin vikoihin. Ulkoiset vikat poistetaan nopeasti muuntajan ulkopuolisella relaysysteemillä estääksemme näiden vikoiden aiheuttaman haitan muuntajalle. Sisäisten vikojen käsittelyssä tällaisessa muuntajassa käytetään differentiaalisuojitusta.

Differentiaalisuojitusjärjestelmät käytetään pääasiassa vaihe-vaihe- ja vaihe-maan välisiä vikoja vastaan. Sähkömuuntajien differentiaalisuojitus perustuu Merz-Prize-kiertovirtaperiaatteeseen. Tämäntyyppinen suojitus sovelletaan yleensä yli 2 MVA:n suuruusluokan muuntajiin.

Yhdistelmä muuntajan differentiaalisuojitukselle

Sähkömuuntajat ovat yhdellä puolella tähdestä yhdistettyjä ja toisella puolella deltayhdistettyjä. Tähdestä yhdistettyjen sivun virtamuuntimet (CT) ovat deltayhdistettyjä, kun taas deltayhdistettyjen sivun virtamuuntimet ovat tähdestä yhdistettyjä. Virtamuuntimien tähdeyhdistelmän sekä sähkömuuntajan tähdeyhdistelmän neutraalit on maanjäteistetty.

Estovalmistelijan kytkentä tehdään virtamuuntimien toissijaisilla kierroksilla. Tämä estovalmistelija säätää järjestelmän herkkyyttä. Toimivalmistelija sijoitetaan estovalmistelijan napapisteeseen ja virtamuuntimen toissijaisen tähden välille.

Differentiaalisuojitusjärjestelmän toiminta

Normaaleissa olosuhteissa toimivalmistelijassa ei kulje virtaa, koska sähkömuuntajan molemmilla puolilla olevat virtat ovat tasapainossa. Kun sähkömuuntajan sulkavirrassa tapahtuu sisäinen vika, tämä tasapaino rikkoutuu. Seurauksena toimivalmistelijan kierrokset differentiaalirelayssa kuljettavat virtaa, joka vastaa muuntajan kahden puolen välisen virran erotusta. Tämän seurauksena relay katkaisee päävirtakatkaisimet sähkömuuntajan molemmilla puolilla.

Ongelmat differentiaalisuojitusjärjestelmässä

Kun muuntaja on päälle, sen läpi kulkee väliaikainen magnetointivirta. Tämä virta voi olla jopa kymmenkertainen täysiin lataukseen verrattuna ja heikkenee ajan myötä. Tämä magnetointivirta kulkee sähkömuuntajan ensimmäisessä kierrossa, mikä aiheuttaa virtamuuntimien tulosten epäyhtenäisyyden. Tämä puolestaan voi aiheuttaa muuntajan differentiaalisuojituksen toimivan väärin.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi asetetaan kick-fuusi relayn kierroksen yli. Nämä fuusit ovat aikarajoitetun tyypin fuusit käänteisellä ominaisuudella eivätkä toimi lyhyen inrush-surge-ajan aikana. Kun vika tapahtuu, fuusit sammuvat, mikä mahdollistaa virran kuljetuksen relayn kierroskautta ja aktivoi suojitusjärjestelmän. Tämä ongelma voidaan myös lievittää käyttämällä relayä, jolla on käänteinen ja määrätty minimiohjausominaisuus, pikaisen tyyppisen relayn sijaan.