Tranzsformátor differenciális védelem

Transzformátor differenciális védelme

A transzformátorok a villamos energiaszerkezetek központi elemei. Mivel ezek statikus, teljesen bezáró, általában olajba merült eszközök, rajtuk történő hibák előfordulása viszonylag ritkán történik. Ugyanakkor még egy ritka hiba is súlyos következményekkel járhat a transzformátor számára. Így a transzformátorok potenciális hibái elleni védelem nagyon fontos.

A transzformátorokon bekövetkező hibák főleg két típusba oszthatók: külső és belső hibák. A külső hibákat a transzformátoron kívüli relérendszer gyorsan megszakítja, hogy az ilyen hibák ne károsítsák a transzformátort. A belső hibák esetében ezen típusú transzformátoroknál alkalmaznak egy differenciális védelmi rendszert.

A differenciális védelmi rendszerek főleg a fázis-fázis és a fázis-föld hibák elleni védelemre használatosak. A transzformátorok differenciális védelmének alapja a Merz-Prize cirkuláló áram elve. Ilyen védelem általában 2 MVA-nál nagyobb erősségű transzformátoroknál alkalmazik.

A transzformátor differenciális védelmének kapcsolása

A hatalmas transzformátorok az egyik oldalon csillagkapcsolásúak, míg a másikon delta-kapcsolásúak. A csillagkapcsolású oldali áramerősségek (CT) delta-kapcsolásúak, míg a delta-kapcsolású oldali CT-ek csillagkapcsolásúak. Mindkét áramerősség-csillagkapcsolás és a transzformátor csillagkapcsolásának neutráljai földbe vannak kapcsolva.

Egy tartó tehercsomó kapcsolódik a CT-ek másodlagos tekercseinek között. Ez a tartó tehercsomó szabályozza a rendszer érzékenységét. Az üzemeltetési tehercsomó a tartó tehercsomó tápnagyságának pontja és a CT másodlagos tekercsek csillagpontja között helyezkedik el.

A differenciális védelmi rendszer működése

Normál körülmények között az üzemeltetési tehercsomón át nem folyik áram, mert a transzformátor mindkét oldalán lévő áramok egyensúlyban vannak. Ha azonban belső hiba történik a transzformátor tekercsein belül, ez az egyensúly megsérül. Ennek eredményeként a differenciális relé üzemeltetési tehercsomói átviszik az áramot, ami megfelel a transzformátor két oldala közötti áramkülönbségnek. Ekkor a relé azonnal kikapcsolja a transzformátor mindkét oldalán található fő árkiváltókat.

A differenciális védelmi rendszer problémái

Amikor egy transzformátort bekapcsolnak, átmeneti indítási áram folyik át rajta. Ez az áram akár 10-szer lehet nagyobb, mint a teljes terhelési áram, és idővel lassan csökken. Ez az indítási áram a transzformátor elsődleges tekercsén keresztül folyik, ami eltérést okoz az áramerősségek kimenetében. Ez a helyzet a transzformátor differenciális védelmét helytelenül aktiválhatja.

Ez a probléma kezelhető, ha egy kick fuze-t helyeznek a relé tehercsomójának két végére. Ezek a fuze-ok inverz jellegű időkorlátozottak, és nem működnek a rövid ideig tartó indítási hullám során. Hiba esetén a fuze-ok felrobbannak, és a hibaáram át tud haladni a relé tehercsomóin, aktiválva a védelmi rendszert. Ez a probléma enyhíthető egy olyan relé használatával is, amely inverz és meghatározott minimális jellegű, nem pedig az azonnali típusú relé.