چه نوع خطاها در طول عملکرد حفاظت دیفرانسیل طولی ترانسفورماتور برق معمولاً رخ می‌دهند
حفاظت دیفرانسیل طولی ترانسفورماتور: مسائل رایج و راه‌حل‌ها
حفاظت دیفرانسیل طولی ترانسفورماتور پیچیده‌ترین نوع از حفاظت‌های دیفرانسیلی اجزا است. گاهی اوقات در عملکرد، خطاهایی رخ می‌دهد. بر اساس آمار سال ۱۹۹۷ شبکه برق شمال چین برای ترانسفورماتورهای با ولتاژ ۲۲۰ کیلوولت و بالاتر، در مجموع ۱۸ عملکرد نادرست وجود داشت که ۵ مورد از آن‌ها به دلیل حفاظت دیفرانسیل طولی بودند که حدود یک سوم کل را تشکیل می‌داد. دلایل خطا یا عدم عملکرد شامل مشکلات مربوط به عملکرد، نگهداری و مدیریت، همچنین مشکلات در تولید، نصب و طراحی است. این مقاله مسائل رایج میدانی را تحلیل می‌کند و روش‌های عملی برای کاهش آن‌ها ارائه می‌دهد.
۱. جریان نامتعادل ناشی از جریان تشدید ترانسفورماتور
در عملکرد عادی، جریان تشدید فقط در سمت تغذیه شده جریان می‌یابد و جریان نامتعادل در حفاظت دیفرانسیل ایجاد می‌کند. معمولاً جریان تشدید ۳٪-۸٪ جریان اسمی است؛ برای ترانسفورماتورهای بزرگ، معمولاً کمتر از ۱٪ است. در حالت خرابی خارجی، کاهش ولتاژ جریان تشدید را کاهش می‌دهد و تأثیر آن را به حداقل می‌رساند. با این حال، در زمان تغذیه یک ترانسفورماتور بدون بار یا بازیابی ولتاژ پس از رفع خرابی خارجی، می‌تواند جریان تشدید قابل توجهی رخ دهد که می‌تواند ۶-۸ برابر جریان اسمی باشد.
این جریان تشدید شامل مؤلفه‌های غیردوره‌ای قابل توجه و هارمونیک‌های مرتبه بالا، عموماً هارمونیک دوم، است و ناپیوستگی‌های موج جریان (زاویه مرگ) را نشان می‌دهد.
روش‌های کاهش در حفاظت دیفرانسیل طولی:
(۱) رله‌های نوع BCH با ترانسفورماتورهای جریان با اشباع سریع:
در زمان خرابی خارجی، مؤلفه غیردوره‌ای بالا هسته ترانسفورماتور جریان با اشباع سریع را سریعاً اشباع می‌کند و جلوگیری می‌کند از انتقال جریان نامتعادل به سیم‌پیچ رله—بنابراین از عملکرد نادرست جلوگیری می‌کند. در زمان خرابی داخلی، اگرچه در ابتدا مؤلفه‌های غیردوره‌ای وجود دارد، اما در حدود ۲ دور منقضی می‌شوند. پس از آن، فقط جریان خرابی دوره‌ای جریان می‌یابد که امکان عملکرد حساس رله را فراهم می‌کند.
(۲) رله‌های مبتنی بر میکروپروسسور با استفاده از محدوده‌بندی هارمونیک دوم:
اکثر رله‌های دیجیتال مدرن از محدوده‌بندی هارمونیک دوم برای تمایز جریان تشدید از خرابی داخلی استفاده می‌کنند. اگر عملکرد نادرست در زمان رفع خرابی خارجی رخ دهد:
از محدوده‌بندی فاز به فاز ("AND") به محدوده‌بندی فاز ماکسیمم ("OR") تغییر دهید.
نسبت محدوده‌بندی هارمونیک دوم را به ۱۰٪-۱۲٪ کاهش دهید.
در سیستم‌های با ظرفیت بالا که محتوای هارمونیک پنجم پس از رفع خرابی نیز بالاست، محدوده‌بندی هارمونیک پنجم اضافه کنید.
برای ترانسفورماتورهای مجهز به حفاظت‌های دیفرانسیل دوگانه، از اصول تقارن موج برای شناسایی جریان تشدید استفاده کنید—این روش حساس‌تر و قابل اعتمادتر از تنها محدوده‌بندی هارمونیک است.
۲. سیم‌کشی نادرست در مدارهای ثانویه ترانسفورماتور جریان
یکی از دلایل مکرر عملکرد نادرست، قطبیت معکوس ترمینال‌های ثانویه ترانسفورماتور جریان (CT) است—نتیجه آموزش ناکافی، انحراف از نقشه‌های طراحی یا بررسی‌های کمیسیونینگ ناکافی.
روش پیشگیرانه:
قبل از به کار گرفتن حفاظت دیفرانسیل طولی—پس از نصب جدید، آزمون‌های دوره‌ای یا هر تغییری در مدار ثانویه—ترانسفورماتور باید بارگیری شود و بررسی‌های زیر انجام شود:
اندازه‌گیری ولتاژ نامتعادل در حلقه دیفرانسیل با استفاده از ولت‌متر با مقاومت بالا؛ باید با محدوده‌های استاندارد سازگار باشد.
اندازه‌گیری اندازه و زاویه فاز جریان‌های ثانویه در تمام سطوح.
ساخت یک نمودار برداری شش‌ضلعی برای تأیید که مجموع برداری جریان‌های هم‌فاز صفر یا نزدیک به صفر است، تأیید می‌کند که سیم‌کشی صحیح است.
فقط پس از این تأییدها، حفاظت باید رسمیت یابد.
۳. تماس ضعیف یا مدار باز در مدارهای ثانویه
عملکرد نادرست ناشی از اتصالات لخت یا مدار باز در حلقه‌های ثانویه CT سالانه رخ می‌دهد.
پیشنهادات:
تقویت نظارت زنده روی جریان دیفرانسیل در حین عملکرد.
پس از نصب/کمیسیونینگ رله یا تعمیرات بزرگ ترانسفورماتور، تمام اتصالات ثانویه CT را بررسی کنید.
گیره‌های ترمینال را محکم کنید و از واشرهای پружین یا کلیپ‌های ضد لرزش استفاده کنید.
برای کاربردهای حیاتی، از دو کابل موازی برای سیم‌کشی ثانویه دیفرانسیل استفاده کنید تا ریسک مدار باز کاهش یابد.
۴. مشکلات زمین‌کشی در مدارهای ثانویه حفاظت دیفرانسیل
برخی از مکان‌ها با داشتن دو نقطه زمین‌کشی—یکی در کابین حفاظت و دیگری در جعبه ترمینال محوطه—مقررات ضدحادثه را نقض می‌کنند. اختلاف پتانسیل زمین، به ویژه در زمان طوفان الکتریکی یا جوشکاری نزدیک، می‌تواند جریان دیفرانسیل اشتباهی را القا کند و باعث عملکرد نادرست شود.
راه‌حل:
اجرای دقیق زمین‌کشی یک نقطه‌ای. تنها نقطه زمین‌کشی معتبر باید در داخل کابین حفاظت قرار گیرد.
۵. تخریب عایق کابل‌های ثانویه CT
خرابی عایق کابل‌های ثانویه CT—اغلب به دلیل عملکرد ناکافی در ساخت—همچنین به عملکرد نادرست منجر می‌شود. دلایل رایج شامل:
آسیب پوشش کابل در زمان راه‌اندازی،
وصل کردن دو کابل وقتی طول کافی نباشد،
جوشکاری لوله‌های کابل با کابل‌های داخلی، که باعث آسیب حرارتی می‌شود.
این‌ها خطرات پنهانی برای قابلیت اطمینان حفاظت ایجاد می‌کنند.
روش‌های پیشگیرانه:
در زمان نگهداری اصلی تجهیزات، مقاومت عایق بین هر هسته به زمین و هسته به هسته را با استفاده از مگاهم‌متر ۱۰۰۰ ولت به طور دوره‌ای تست کنید؛ مقادیر باید با محدوده‌های استاندارد سازگار باشند.
انتهای‌های سیم‌های بی‌پوشش در ترمینال‌ها را به حداقل کوتاه کنید تا از زمین‌کشی اتفاقی یا کوتاه شدن فاز به فاز به دلیل لرزش جلوگیری شود.
۶. انتخاب ترانسفورماتورهای جریان برای حفاظت دیفرانسیل طولی
حفظت دیفرانسیل شامل CTهای مختلف در سطوح ولتاژی متفاوت با نسبت‌ها و مدل‌های متفاوت است که می‌تواند منجر به عدم تطابق خصوصیات گذرا شود—یک منبع احتمالی عملکرد نادرست یا عدم عملکرد.
طرف ۵۰۰ کیلوولت: از CTهای کلاس TP (کلاس عملکرد گذرای) استفاده کنید که هسته‌های شکاف‌دار آن‌ها باقی‌مانده را به کمتر از ۱۰٪ جریان اشباع محدود می‌کنند و به طور قابل توجهی عملکرد گذرا را بهبود می‌بخشند.
۲۲۰ کیلوولت و پایین‌تر: معمولاً از CTهای کلاس P استفاده می‌شود که هیچ شکاف هوایی ندارند، باقی‌مانده بیشتری دارند و عملکرد گذرا ضعیف‌تری دارند.
رهنمود انتخاب: اگرچه CTهای کلاس TP عملکرد فنی بهتری دارند، اما گران‌قیمت و بزرگ هستند—به ویژه در سمت ولتاژ پایین، که نصب آن‌ها در دکمه‌های بسته شده دشوار است. بنابراین، مگر اینکه نیازهای خاص سیستم موجود باشد، CTهای کلاس P باید ترجیح داده شوند اگر جوابگوی نیازهای عملی باشند—این کار از هزینه‌های غیرضروری و چالش‌های نصب جلوگیری می‌کند.
علاوه بر این، مقطع سیم ثانویه باید کافی باشد:
برای کابل‌های طولانی، از مقطع سیم ≥۴ میلی‌متر استفاده کنید تا بار را به حداقل برسانید و دقت را تضمین کنید.
