Differentialskydd för en transformator

Transformatorns differentialskydd

Transformatorer är en av de viktigaste komponenterna i elkraftsystem. Som statiska, helt stängda och vanligtvis oljebevattade enheter inträffar fel på dem relativt sällan. Men även ett ovanligt fel kan ha allvarliga konsekvenser för en krafttransformator. Därför är det ytterst viktigt att skydda krafttransformatorer mot potentiella fel.

Fel på transformatorer indelas huvudsakligen i två typer: externa fel och interna fel. Externa fel rensas snabbt av reläsystemet utanför transformatorn för att förhindra skada på transformatorn från sådana fel. För interna fel i denna typ av transformator används ett differentialskyddssystem.

Differentialskyddsscheman används främst för att skydda mot fas-till-fas- och fas-till-jordfel. Differentialskyddet för krafttransformatorer bygger på Merz-Prize-cirkulerande strömprincipen. Sådant skydd tillämpas generellt på transformatorer med en effekt över 2 MVA.

Anslutning för transformatorns differentialskydd

Krafttransformatorer är stjärnanslutna på ena sidan och deltaanslutna på den andra. Strömtransformatorerna (CT) på den stjärnanslutna sidan är deltaanslutna, medan de på den deltaanslutna sidan är stjärnanslutna. Neutralerna för både strömtransformatorernas stjärnanslutning och krafttransformatorernas stjärnanslutning är jordade.

En bromsarmatur är ansluten mellan sekundärspolarerna av strömtransformatorerna. Denna bromsarmatur reglerar systemets känslighet. Driftarmaturen placeras mellan bromsarmaturs taktpunkt och stjärnpunkten av strömtransformatorernas sekundärspolar.

Funktion hos differentialskyddssystemet

Under normala omständigheter bär driftarmaturen ingen ström eftersom strömmarna på båda sidor av krafttransformatoren är balanserade. När ett internt fel uppstår inuti krafttransformatorens spolar störs dock denna balans. Då bär driftarmaturerna i differentiereläet en ström som motsvarar skillnaden i ström mellan de båda sidorna av transformatorn. Som resultat avbryts huvudkretsavbrottsautomaterna på båda sidor av krafttransformatorn.

Problem med differentialskyddssystemet

När en transformator energiseras flyter en transitoriell magnetiseringsström genom den. Denna ström kan vara upp till 10 gånger fullbelastningsströmmen och avtar över tid. Denna magnetiseringsström flyter i den primära spolen av krafttransformatorn, vilket orsakar en diskrepans i utmatningen av strömtransformatorerna. Detta kan i sin tur orsaka att differentialskyddet för transformatorn fungerar felaktigt.

För att lösa detta problem placeras en kickfus över reläarmaturen. Dessa fuser är av tidsgränsad typ med en invers karaktär och verkar inte under den korta tiden för inruschpulsen. När ett fel uppstår brister fuserna, vilket gör att felet går genom reläarmaturerna och aktiverar skyddssystemet. Detta problem kan också mildras genom att använda ett relä med en invers och definitiv minstegskaraktär istället för ett omedelbart relä.