Какви са обикновените дефекти, срещани по време на експлойтацията на продължителната диференциална защита на електрическия трансформатор

Диференциална защита на трансформаторите в продължение: Често срещани проблеми и решения

Диференциалната защита на трансформаторите в продължение е най-сложната от всички компонентни диференциални защити. През време на експлоатация понякога се случват неправилни действия. Според статистиката от 1997 г. за трансформатори с напрежение 220 кВ и по-високо в Северно Китайско електрическо мрежа, имаше общо 18 неправилни операции, от които 5 бяха причинени от диференциална защита в продължение—което представлява приблизително една трета. Причините за неправилни или неуспешни операции включват проблеми свързани с експлоатацията, поддръжката и управлението, както и проблеми в производството, инсталацията и проектирането. Тази статия анализира често срещаните полеви проблеми и предлага практически методи за намаляване.

1. Небалансиран ток, причинен от въвеждащия ток на трансформатора

През нормална експлоатация магнитизационният ток протича само от страната, заредена с енергия, и създава небалансиран ток в диференциалната защита. Обикновено магнитизационният ток е 3%–8% от номиналния ток; за големите трансформатори обикновено е по-малко от 1%. През външни аварии, напрежението пада и намалява магнитизационния ток, минимизирайки неговото влияние. Но при въвеждане на незареден трансформатор или възстановяване на напрежението след изчистване на външна авария, може да се появи голям въвеждащ ток—до 6–8 пъти повече от номиналния ток.

Този въвеждащ ток съдържа значителни непериодични компоненти и високоредови хармоники, предимно втора хармоника, и показва прекъсвания в формата на тока (мъртви ъгли).

Методи за намаляване в диференциалната защита в продължение:

(1) Реле от тип BCH с бързо насягащи токови трансформатори:
През външни аварии, високите непериодични компоненти бързо насягат ядрото на бързо насягащия трансформатор, предотвратявайки прехвърлянето на небалансиран ток към катушката на релето—така се избягва лъжливото срабатване. През вътрешни аварии, въпреки че в началото съществуват непериодични компоненти, те се разпадат в рамката на ~2 цикъла. След това, протича само периодичен аварийен ток, позволявайки чувствително срабатване на релето.

(2) Микропроцесорни реле, използващи втора хармоника за ограничаване:
Повечето модерни цифрови реле използват блокиране на втора хармоника, за да различат въвеждащия ток от вътрешни аварии. Ако се случи неправилно срабатване през изчистване на външна авария:

• Преключете от фазово-по-фазово ("И") ограничаване към максимално-фазово ("ИЛИ") режим на ограничаване.

• Намалете отношението на ограничаване на втора хармоника до 10%–12%.

• В системи с голяма капацитет, където съдържанието на пета хармоника е също високо след изчистване на авария, добавете ограничаване на пета хармоника.

• За трансформатори, оборудвани с двойна диференциална защита, разгледайте използването на принципи на симетрия на формата на вълната, за да идентифицирате въвеждащия ток—този метод е по-чувствителен и надежден от единственото ограничаване с хармоники.

2. Грешки в опънатия кабел на вторичните вериги на токовите трансформатори

Повтаряща се причина за неправилни операции е обърнатата полярност на вторичните контакти на токовите трансформатори (CT)—резултат от недостатъчно обучение, отклонения от проектните чертежи или недостатъчен контрол при въвеждане в експлоатация.

Профилактична практика:
Преди въвеждане в експлоатация на диференциалната защита в продължение—след нова инсталация, периодично тестирование или всяка модификация на вторичната верига, трансформаторът трябва да бъде зареден, и да се извършат следните проверки:

• Измерете небалансираното напрежение в диференциалната верига с високосъпротивителен волтметър; то трябва да отговаря на кодовите ограничения.

• Измерете амплитудата и фазовия ъгъл на вторичните токове от всички страни.

• Създайте шестоъгълен векторен диаграм, за да потвърдите, че сумата на токовете на еднаквите фази е нула или близка до нула, потвърждавайки правилната опъната верига.

След тези проверки, защитата може да бъде формално въведена в експлоатация.

3. Лош контакт или открита верига в вторичните вериги

Неправилни операции, причинени от разхлабени връзки или открити вериги в вторичните вериги на токовите трансформатори, се случват годишно.

Предложения:

• Усиления реално-временен мониторинг на диференциалния ток по време на експлоатация.

• След инсталация/въвеждане в експлоатация на реле или основен ремонт на трансформатор, проверете всички връзки на вторичните вериги на токовите трансформатори.

• Затягнете винтовете на терминалите и използвайте пружинни шайби или противовибрационни клипси.

• За важни приложения, използвайте две паралелни кабела за вторичната диференциална верига, за да намалите риска от отваряне на веригата.

4. Проблеми с заземяването в вторичните вериги на диференциалната защита

Някои места нарушават мерките за предотвратяване на аварии, като имат две точки на заземяване—една в кабинета за защита и друга в терминалната кутия на разпределителната станция. Резултатът от разликата в потенциала на заземяването, особено при гръмотвор или близка сварка, може да индуцира лъжлив ток на диференциална защита и да причини лъжливо срабатване.

Решение:
Строго спазвайте заземяване на една точка. Единствената надеждна точка на заземяване трябва да се намира в кабинета за защита.

5. Деградация на изолацията на вторичните кабели на токовите трансформатори

Фалита на изолацията на вторичните кабели на токовите трансформатори—често поради лоши строителни практики—също води до неправилни операции. Общи причини включват:

• Повреда на обвивката на кабела при устлане,

• Свързване на два кабела, когато дължината е недостатъчна,

• Сваряване на кабелните тръби с кабели вътре, причиняващо термична повреда.

Тези фактори създават скрити рискове за надеждността на защитата.

Профилактични мерки:

• По време на основен ремонт на оборудването, периодично тестирайте изолационното съпротивление между всяко ядро-земя и ядро-ядро с мегометър 1000 В; стойностите трябва да отговарят на кодовите изисквания.

• Поддържайте изложени конци на терминалите колкото е възможно по-кратки, за да се предотврати случайно заземяване или фазово-фазово късо съединение поради вибрации.

6. Избор на токови трансформатори за диференциална защита в продължение

Диференциалната защита включва токови трансформатори на различни нива на напрежение, с различни отношения и модели, водещи до несъответствие на преходните характеристики—потенциален източник на неправилни операции или невъзможност за срабатване.

• От страната на 500 кВ: Използвайте токови трансформатори от клас TP (преходен-производствен клас), чиито ядра с разтвор са ограничени до <10% от насищането, значително подобрявайки преходната реакция.

• От страната на 220 кВ и по-ниско: Обикновено се използват токови трансформатори от клас P, които нямат разтвор, по-висока остатъчна намагничаемост и по-лоша преходна производителност.

Ръководство за избор: Въпреки че токовите трансформатори от клас TP предлагат по-добри технически характеристики, те са скъпи и громоздки—особено от страната на ниското напрежение, където инсталацията в затворени шинни канали е трудна. Затова, освен ако специални системни изисквания не съществуват, токовите трансформатори от клас P трябва да бъдат предпочитани, ако удовлетворяват действителните оперативни нужди—избягвайки ненужни разходи и трудности при инсталация.

Освен това, сечение на вторичните кабели трябва да бъде адекватно:

• За дълги кабели, използвайте проводник с размер ≥4 мм², за да се минимизира товара и да се гарантира точността.