ما هي الأعطال الشائعة التي تواجه أثناء تشغيل حماية الفرق الطولي للمحول الكهربائي؟

حماية التفاضل الطولي للمحول: المشاكل الشائعة والحلول

تعتبر حماية التفاضل الطولي للمحول الأكثر تعقيدًا بين جميع أنواع حمايات التفاضل المكونة. يحدث أحيانًا سوء تشغيل أثناء التشغيل. وفقًا لإحصائيات عام 1997 من شبكة كهرباء شمال الصين للمحولات ذات الجهد 220 كيلوفولت وما فوق، كان هناك 18 عملية خاطئة بشكل إجمالي، منها 5 كانت بسبب حماية التفاضل الطولي—ممثلة لنحو ثلث الإجمالي. تشمل أسباب سوء التشغيل أو عدم التشغيل مشاكل مرتبطة بالتشغيل والصيانة والإدارة، وكذلك مشاكل في التصنيع والتثبيت والتصميم. يحلل هذا المقال المشاكل الشائعة في الميدان ويقدم طرق التخفيف العملية.

1. التيار غير المتوازن ناتج عن التيار الأولي للمحول

خلال التشغيل العادي، يتدفق التيار المغناطيسي فقط على الجانب المغذي ويخلق تيارًا غير متوازن في حماية التفاضل. عادةً ما يكون التيار المغناطيسي 3٪-8٪ من التيار المقنن؛ للمحولات الكبيرة، يكون عادةً أقل من 1٪. خلال الأعطال الخارجية، تتسبب انخفاضات الجهد في تقليل التيار المغناطيسي، مما يقلل من تأثيره. ومع ذلك، خلال تغذية المحول الفارغ أو استعادة الجهد بعد إزالة العطل الخارجي، يمكن أن يحدث تيار أولي كبير—تصل إلى 6-8 مرات التيار المقنن.

يحتوي هذا التيار الأولي على مكونات غير دورية كبيرة ومتنافرة عالية الدرجة، خاصة المتنافرة الثانية، ويظهر تقطعات في شكل التيار (زوايا ميتة).

طرق التخفيف في حماية التفاضل الطولي:

(1) الأجهزة BCH مع محولات التيار السريعة التشبع:
خلال الأعطال الخارجية، يتشبع القلب السريع للمحول بسرعة بسبب المكون غير الدوري العالي، مما يمنع نقل التيار غير المتوازن إلى ملف الجهاز—وبذلك يتم تجنب التشغيل الخاطئ. خلال الأعطال الداخلية، رغم وجود مكونات غير دورية في البداية، فإنها تضمحل خلال حوالي دورة أو دورتين. بعد ذلك، يتدفق فقط تيار العطل الدوري، مما يسمح بتشغيل الجهاز الحساس.

(2) الأجهزة الرقمية باستخدام قيود المتنافرة الثانية:
معظم الأجهزة الرقمية الحديثة تستخدم قيود المتنافرة الثانية لتمييز التيار الأولي من الأعطال الداخلية. إذا حدث تشغيل خاطئ أثناء إزالة العطل الخارجي:

• قم بالتحول من وضع القيود "AND" لكل مرحلة إلى وضع القيود "OR" للأعلى.

• قم بتخفيض نسبة قيود المتنافرة الثانية إلى 10٪-12٪.

• في الأنظمة ذات السعة الكبيرة حيث يكون محتوى المتنافرة الخامسة أيضًا عاليًا بعد إزالة العطل، أضف قيود المتنافرة الخامسة.

• بالنسبة للمحولات المجهزة بحمايتين تفاضليتين، فكر في استخدام مبادئ التناظر الموجي لتحديد التيار الأولي—هذه الطريقة أكثر حساسية وإعتمادية من قيود المتنافرة بمفردها.

2. التوصيل الخاطئ في الدوائر الثانوية لمحولات التيار

من أسباب التشغيل الخاطئ المتكررة هو قلب القطبية للطرف الثانوي لمحولات التيار (CT)—نتيجة لعدم كفاية التدريب أو الانحراف عن الرسومات التصميمية أو عدم كفاية عمليات التحقق عند التشغيل.

الممارسات الوقائية:
قبل تشغيل حماية التفاضل الطولي—بعد التثبيت الجديد أو الاختبار الدوري أو أي تعديل في الدائرة الثانوية—يجب تحميل المحول وأجراء التحقق التالي:

• قياس الجهد غير المتوازن في الحلقة التفاضلية باستخدام جهاز قياس الجهد عالي المقاومة؛ يجب أن يتوافق مع حدود الكود.

• قياس قيمة وزاوية الطور للتياارات الثانوية على جميع الجوانب.

• إنشاء رسم بياني متجهي سداسي لتأكيد أن مجموع المتجهات للتيارات ذات نفس المرحلة هو صفر أو قريب من الصفر، مما يؤكد التوصيل الصحيح.

يجب أن يتم تشغيل الحماية رسميًا بعد هذه التأكيدات.

3. التواصل السيء أو الدائرة المفتوحة في الدوائر الثانوية

تحدث التشغيلات الخاطئة بسبب التوصيلات الضبابية أو الدوائر المفتوحة في حلقات CT الثانوية سنوياً.

التوصيات:

• تعزيز المراقبة الفعلية لتيار التفاضل أثناء التشغيل.

• بعد تركيب/تشغيل الجهاز أو إعادة بناء المحول الرئيسية، تفقد جميع التوصيلات الثانوية لـ CT.

• شد براغي المحطة واستخدام الغسالات المطاطية أو الأقفال المضادة للاهتزاز.

• للتطبيقات الحرجة، استخدم كابلين متوازيين للتوصيل الثانوي التفاضلي لتخفيف خطر الدائرة المفتوحة.

4. مشاكل الأرض في الدوائر الثانوية لحماية التفاضل

بعض المواقع تنتهك تدابير الوقاية من الحوادث من خلال وجود نقطتين للأرضية—واحدة في خزانة الحماية وأخرى في صندوق الطرف في محطة التحويل. يمكن أن يؤدي الفرق في الجهد الأرضي الناتج، خاصة أثناء الصواعق أو اللحام القريب، إلى توليد تيار تفاضلي زائف وسبب التشغيل الخاطئ.

الحل:
تنفيذ نقطة الأرضية الواحدة بدقة. يجب أن تكون النقطة الأرضية الموثوقة الوحيدة موجودة داخل خزانة الحماية.

5. تدهور العزل في كابلات الدائرة الثانوية لـ CT

فشل العزل في كابلات الدائرة الثانوية لـ CT—غالبًا بسبب ممارسات البناء السيئة—يؤدي أيضًا إلى التشغيل الخاطئ. من أسبابها الشائعة:

• تلف غلاف الكابل أثناء وضعه،

• ربط كابلين عندما يكون الطول غير كافٍ،

• لحام مواسير الكابل مع وجود الكابلات داخلها، مما يسبب تلف حراري.

هذه تخلق مخاطر خفية على موثوقية الحماية.

التدابير الوقائية:

• خلال صيانة المعدات الرئيسية، قم بإجراء اختبار مقاومة العزل بين كل لب وأرضي ولب ولب آخر باستخدام جهاز ميغا أوميتر 1000 فولت؛ يجب أن تتوافق القيم مع متطلبات الكود.

• حافظ على نهاية الأسلاك المكشوفة في المحطات قصيرة قدر الإمكان لتجنب الأرضية العرضية أو قصر المرحلة بسبب الاهتزاز.

6. اختيار محولات التيار لحماية التفاضل الطولي

تشمل حماية التفاضل CT عبر مستويات الجهد المختلفة، مع نسب وأنماط مختلفة، مما يؤدي إلى عدم التطابق في الخصائص العابرة—مصدر محتمل للتشغيل الخاطئ أو عدم التشغيل.

• جانب 500 كيلوفولت: استخدم CT من فئة TP (فئة الأداء العابر)، التي تحد المغناطيسية المتبقية إلى أقل من 10٪ من مغناطيسية التشبع، مما يحسن الاستجابة العابرة بشكل كبير.

• 220 كيلوفولت وما دون: عادةً ما يتم استخدام CT من فئة P، والتي لا تحتوي على فجوة هواء، وتتميز بالمغناطيسية المتبقية الأعلى والأداء العابر الأقل.

إرشادات الاختيار: بينما توفر CT من فئة TP أداءً تقنيًا متفوقًا، فهي باهظة الثمن وضخمة—خاصة على الجانب ذو الجهد المنخفض، حيث يكون التثبيت في الأنابيب المغلقة صعبًا. لذلك، ما لم تكن هناك متطلبات نظام خاصة، يجب تفضيل CT من فئة P إذا استوفت احتياجات التشغيل الفعلية—تجنبًا للتكلفة غير الضرورية وتحديات التثبيت.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون مقطع الكابل الثانوي كافيًا:

• للخطوط الطويلة، استخدم مقطع موصل ≥4 ملم² لتقليل الحمل وضمان الدقة.