Ποιες είναι οι κοινές παρακμάς που συναντώνται κατά τη λειτουργία της μακροστιβίας διαφορικής προστασίας του ηλεκτρικού μετατροπέα;

Προστασία Παραγώγου Διαφορικής Τρανσφόρματορα: Συνηθισμένα Προβλήματα και Λύσεις

Η προστασία του παραγώγου διαφορικής των τρανσφορματόρων είναι η πιο περίπλοκη μεταξύ όλων των προστάσεων συνιστώσεων. Συχνά συμβαίνουν λάθη σε λειτουργία. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία του 1997 από το Δίκτυο Ηλεκτρισμού Βορείου Κινέζικου για τρανσφόρματα 220 kV και άνω, υπήρξαν συνολικά 18 λάθη λειτουργίας, από τα οποία 5 ήταν λόγω προστασίας παραγώγου διαφορικής—που αντιπροσωπεύουν περίπου το ένα τρίτο. Οι αιτίες λανθασμένης λειτουργίας ή αποτυχίας λειτουργίας περιλαμβάνουν ζητήματα που σχετίζονται με τη λειτουργία, την συντήρηση και τη διαχείριση, καθώς και προβλήματα στην κατασκευή, την εγκατάσταση και τον σχεδιασμό. Αυτό το άρθρο αναλύει συνηθισμένα προβλήματα στο πεδίο και παρουσιάζει πρακτικές μεθόδους μείωσης.

1. Ανεξισορροπημένη Ροή Χρέωσης Λόγω Ροής Εισόδου Τρανσφορματόρα

Κατά την κανονική λειτουργία, η ροή μαγνητοποίησης ρέει μόνο στην πλευρά με ενέργεια και δημιουργεί ανεξισορροπημένη ροή στην προστασία διαφορικής. Συνήθως, η ροή μαγνητοποίησης είναι 3%–8% της ροής χρέωσης. Για μεγάλους τρανσφόρματες, είναι συνήθως λιγότερη από το 1%. Κατά τη διάρκεια εξωτερικών βλαβών, οι μειώσεις τάσης μειώνουν τη ροή μαγνητοποίησης, μειώνοντας την επίδρασή της. Ωστόσο, κατά την ενεργοποίηση ενός άνευ φορτίου τρανσφορματόρα ή την ανάκτηση τάσης μετά τη διόρθωση μιας εξωτερικής βλάβης, μπορεί να παρατηρηθεί μεγάλη ροή εισόδου—που φθάνει στο 6-8 φορές την ροή χρέωσης.

Αυτή η ροή εισόδου περιέχει σημαντικές μη-περιοδικές συνιστώσες και υψηλού βαθμού αρμονικές, κυρίως τη δεύτερη αρμονική, και εμφανίζει διακοπές στη μορφή ροής (νεκρά γωνίες).

Μεθόδους μείωσης στην προστασία παραγώγου διαφορικής:

(1) Συστήματα BCH με ταχέως εξαντλούμενους μετατροπείς ροής:
Κατά τη διάρκεια εξωτερικών βλαβών, οι μη-περιοδικές συνιστώσες εξαντλούν γρήγορα τον πυρήνα του ταχέως εξαντλούμενου μετατροπέα, αποτρέποντας τη μεταφορά της ανεξισορροπημένης ροής στην κατανεμημένη σπείρα—αποφεύγοντας έτσι λάθος λειτουργία. Κατά τη διάρκεια εσωτερικών βλαβών, αν και υπάρχουν μη-περιοδικές συνιστώσες αρχικά, αυτές μειώνονται μέσα σε ~2 κύκλους. Μετά, ρέει μόνο περιοδική ροή βλάβης, επιτρέποντας ευαίσθητη λειτουργία του συστήματος.

(2) Συστήματα με μικροεπεξεργαστή που χρησιμοποιούν τη δεύτερη αρμονική περιορισμού:
Οι περισσότερες σύγχρονες ψηφιακές προστάσεις χρησιμοποιούν τη δεύτερη αρμονική περιορισμού για να διακρίνουν την ροή εισόδου από τις εσωτερικές βλάβες. Εάν συμβεί λάθος λειτουργία κατά τη διόρθωση εξωτερικής βλάβης:

• Αλλαγή από την περιορισμό "AND" ανά φάση σε περιορισμό "OR" μεγίστης φάσης.

• Μείωση του ποσοστού περιορισμού της δεύτερης αρμονικής σε 10%-12%.

• Σε συστήματα με μεγάλη δυναμικότητα, όπου η περιεχόμενη της πέμπτης αρμονικής είναι επίσης υψηλή μετά τη διόρθωση βλάβης, προσθήκη περιορισμού πέμπτης αρμονικής.

• Για τρανσφόρματα με διπλή προστασία διαφορικής, θεωρήστε τη χρήση των αρχών συμμετρίας της μορφής ροής για τον αναγνωρισμό της ροής εισόδου—αυτή η μέθοδος είναι πιο ευαίσθητη και αξιόπιστη από την περιορισμό αρμονικών μόνο.

2. Λάθος Σύνδεση στα Δευτερεύοντα Κύκλους Μετατροπέων Ροής

Μια επαναλαμβανόμενη αιτία λάθους λειτουργίας είναι η αντίστροφη πολαρότητα των δευτερεύοντων συνδέσεων των μετατροπέων ροής (CT)—αποτέλεσμα έλλειψης εκπαίδευσης, αποκλίνειας από τα σχεδιαστικά σχέδια ή ανεπαρκών ελέγχων επικύρωσης.

Προληπτική πρακτική:
Πριν την ενεργοποίηση της προστασίας παραγώγου διαφορικής—μετά από νέα εγκατάσταση, περιοδικούς ελέγχους ή οποιαδήποτε τροποποίηση δευτερεύοντος κύκλου—ο τρανσφόρματας πρέπει να φορτωθεί, και πρέπει να γίνουν οι εξής ελέγχοι:

• Μέτρηση της ανεξισορροπημένης τάσης στον κύκλο διαφορικής με έναν υψηλής αντίστασης βολτμέτρο. Πρέπει να συμμορφώνεται με τους κώδικες περιορισμού.

• Μέτρηση της έντασης και γωνίας φάσης των δευτερεύοντων ροών σε όλες τις πλευρές.

• Δημιουργία ενός εξαγωνίου διαγράμματος διανυσμάτων για να επαληθευτεί ότι η αθροιστική τιμή των ροών ίδιας φάσης είναι μηδέν ή κοντά σε μηδέν, επιβεβαιώνοντας τη σωστή σύνδεση.

Μόνο μετά από αυτές τις επαληθεύσεις, η προστασία πρέπει να ενεργοποιηθεί επίσημα.

3. Κακή Σύνδεση ή Ανοικτός Κύκλος στους Δευτερεύοντες Κύκλους

Λάθη λειτουργίας λόγω χαλαρών συνδέσεων ή ανοικτών κύκλων στους δευτερεύοντες κύκλους των μετατροπέων ροής συμβαίνουν ετησίως.

Προτάσεις:

• Ενίσχυση της πραγματικού χρόνου παρακολούθησης της διαφορικής ροής κατά τη λειτουργία.

• Μετά την εγκατάσταση/επικύρωση του συστήματος ή μεγάλων επισκευών του τρανσφορματόρα, ελέγξτε όλες τις συνδέσεις δευτερεύοντος κύκλου CT.

• Σφιχτοποίηση των βιδών και χρήση ελατηριών ή αντιτρομικών κλιπ.

• Για κρίσιμες εφαρμογές, χρησιμοποιήστε δύο παράλληλα καλώδια για τη δευτερεύουσα σύνδεση διαφορικής για να μειωθεί το ρίσκο ανοικτού κύκλου.

4. Προβλήματα Εδαφικής Σύνδεσης στους Δευτερεύοντες Κύκλους Προστασίας Διαφορικής

Κάποιες τοποθεσίες παραβιάζουν τα μέτρα αποτροπής ατυχημάτων έχοντας δύο σημεία εδαφικής σύνδεσης—ένα στο κάστρο προστασίας και ένα στο κουτί συνδέσεων του σταθμού. Η διαφορά δυναμικού εδάφους, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια κεραυνού ή κοντινής συγκόλλησης, μπορεί να προκαλέσει ψευδή διαφορική ροή και να προκαλέσει λάθος λειτουργία.

Λύση:
Εφαρμόστε αυστηρά μοναδική εδαφική σύνδεση. Το μόνο αξιόπιστο σημείο εδαφικής σύνδεσης πρέπει να βρίσκεται μέσα στο κάστρο προστασίας.

5. Κατάρρευση Μόνωσης των Δευτερεύοντων Καλωδίων Μετατροπέων Ροής

Η κατάρρευση μόνωσης των δευτερεύοντων καλωδίων των μετατροπέων ροής—συχνά λόγω κακής κατασκευής—οδηγεί επίσης σε λάθη λειτουργίας. Συνηθισμένες αιτίες περιλαμβάνουν:

• Ζημιά στην επένδυση του καλώδιου κατά την εγκατάσταση,

• Σύνδεση δύο καλωδίων όταν η μήκος είναι ανεπαρκές,

• Ομοιόμορφη συγκόλληση καναλιών καλωδίων με καλώδια μέσα, προκαλώντας θερμικές βλάβες.

Αυτά δημιουργούν κρυμμένα προβλήματα για την αξιοπιστία της προστασίας.

Προληπτικά μέτρα:

• Κατά τη διάρκεια της μεγάλης συντήρησης εξοπλισμού, δοκιμάζετε περιοδικά την αντίσταση απομόνωσης μεταξύ κάθε πυρήνα-γης και πυρήνα-πυρήνα με χρήση ενός υπολογιστή μεγάλης αντίστασης 1000 V. Οι τιμές πρέπει να είναι σύμφωνες με τις απαιτήσεις των κώδικων.

• Διατηρήστε τα ανοιχτά άκρα των καλωδίων στα πλαίσια όσο το δυνατόν μικρότερα, για να αποφευχθεί η τυχαία σύνδεση στη γη ή φάση-φάση λόγω ταλάντωσης.

6. Επιλογή Μετατροπέων Ρεύματος για Προστασία Διαφορικού Τόνου

Η προστασία διαφορικού τόνου περιλαμβάνει MTs σε διαφορετικά επίπεδα τάσης, με διαφορετικά λόγια και μοντέλα, οδηγώντας σε μη ταιριαστές μεταβατικές ιδιότητες - ένα δυνητικό πηγαίο σφάλματος λειτουργίας ή αποτυχίας λειτουργίας.

• Στο πλευρό 500 kV: Χρησιμοποιήστε MTs της κλάσης TP (κλάση μεταβατικής απόδοσης), οι οποίες έχουν διαλείμματα πυρήνα που περιορίζουν την υπόλοιπη μαγνητισμό σε <10% του ρεύματος κατά πλήρη μεταβατική απόκριση.

• Στο πλευρό 220 kV και κάτω: Συνήθως χρησιμοποιούνται MTs της κλάσης P, οι οποίες δεν έχουν διάλειμμα, υψηλότερη υπόλοιπη μαγνητισμό και κακύτερη μεταβατική απόδοση.

Οδηγίες επιλογής: Ενώ οι MTs της κλάσης TP παρέχουν υψηλότερη τεχνική απόδοση, είναι ακριβοί και μεγάλοι - ειδικά στο πλευρό χαμηλής τάσης, όπου η εγκατάσταση σε κλειστά κανάλια είναι δύσκολη. Συνεπώς, εκτός από ιδιαίτερες απαιτήσεις του συστήματος, οι MTs της κλάσης P πρέπει να προτιμούνται αν επαρκούν για τις πραγματικές ανάγκες λειτουργίας - αποφεύγοντας άνευ λόγου κόστος και προκλήσεις εγκατάστασης.

Επιπλέον, το τμήμα δευτερεύουσας καλωδίων πρέπει να είναι επαρκές:

• Για μεγάλες αποστάσεις καλωδίων, χρησιμοποιήστε διάμετρο συνδέσμου ≥4 mm² για να μειωθεί η φορτία και να εξασφαλιστεί η ακρίβεια.