Ano ang mga karaniwang pagkakamali na nakakasalubong sa pag-operate ng longitudinal differential protection ng power transformer?

Proteksyon ng Longitudinal Differential ng Transformer: Karaniwang mga Isyu at Solusyon

Ang proteksyon ng longitudinal differential ng transformer ang pinakamahirap sa lahat ng mga komponente ng differential protection. Mayroong mga pagkakamali na nangyayari sa panahon ng operasyon. Ayon sa estatistika noong 1997 mula sa North China Power Grid para sa mga transformer na may rating na 220 kV at higit pa, mayroong kabuuang 18 na maling operasyon, kung saan 5 ay dahil sa longitudinal differential protection—na nagbibigay ng humigit-kumulang na isang-tercio. Ang mga sanhi ng maling operasyon o hindi pag-operate ay kasama ang mga isyu sa operasyon, pagmamanage, at maintenance, pati na rin ang mga problema sa paggawa, pag-install, at disenyo. Ang artikulong ito ay nag-aanalisa ng mga karaniwang mga isyu sa field at ipinapakita ang mga praktikal na paraan ng mitigasyon.

1. Hindi Balanse na Kuryente Dahil sa Inrush Current ng Transformer

Sa normal na operasyon, ang magnetizing current ay lumilipad lamang sa enerhized side at lumilikha ng hindi balanse na kuryente sa differential protection. Karaniwan, ang magnetizing current ay 3%–8% ng rated current; para sa malalaking transformer, ito ay karaniwang mas mababa sa 1%. Sa panahon ng external fault, ang pagbawas ng voltage ay nagbabawas ng magnetizing current, na nagpapaliit ng epekto nito. Gayunpaman, sa panahon ng energization ng isang walang load na transformer o pagbalik ng voltage pagkatapos ng clearance ng external fault, maaaring mangyari ang malaking inrush current—na umaabot sa 6–8 beses ang rated current.

Ang inrush na ito ay naglalaman ng mahalagang non-periodic components at high-order harmonics, pangunahing ang second harmonic, at nagpapakita ng diskontinuidad ng waveform ng kuryente (dead angles).

Mga paraan ng mitigasyon sa longitudinal differential protection:

(1) BCH-type relays na may fast-saturating current transformers:
Sa panahon ng external fault, ang mataas na non-periodic component ay mabilis na sumasaturate ang core ng fast-saturating transformer, na nagpapahindî ang hindi balanse na kuryente na maipasa sa relay coil—na nag-iwas sa maling tripping. Sa panahon ng internal fault, bagama't mayroong non-periodic components sa simula, ito ay lumilihis sa loob ng ~2 cycles. Pagkatapos, ang periodic fault current lang ang lumilipad, na nagbibigay-daan sa sensitibong operasyon ng relay.

(2) Microprocessor-based relays na gumagamit ng second-harmonic restraint:
Ang karamihan sa modernong digital relays ay gumagamit ng second-harmonic blocking upang makilala ang inrush mula sa internal fault. Kung may maling operasyon sa panahon ng clearance ng external fault:

• Mag-switch mula sa phase-by-phase ("AND") restraint sa maximum-phase ("OR") restraint mode.

• Bawasan ang second-harmonic restraint ratio hanggang 10%–12%.

• Sa mga sistema na may malaking kapasidad kung saan ang fifth-harmonic content ay mababa din pagkatapos ng fault clearance, magdagdag ng fifth-harmonic restraint.

• Para sa mga transformer na may dual differential protections, isaalang-alang ang paggamit ng mga prinsipyo ng waveform symmetry upang makilala ang inrush—ang paraang ito ay mas sensitibo at reliable kaysa sa harmonic restraint alone.

2. Maling Wiring sa CT Secondary Circuits

Isa sa mga paulit-ulit na sanhi ng maling operasyon ay ang reversed polarity ng secondary terminals ng current transformer (CT)—isa sa resulta ng hindi sapat na pagsasanay, pagbabago mula sa design drawings, o hindi sapat na commissioning checks.

Pangangalagaang praktika:
Bago ilagay ang longitudinal differential protection sa serbisyo—pagkatapos ng bagong installation, regular na pagsusuri, o anumang pagbabago sa secondary circuit—dapat ang transformer ay na-load, at ang mga sumusunod na pagsusuri ay dapat gawin:

• Sukatin ang unbalanced voltage sa differential loop gamit ang high-impedance voltmeter; ito ay dapat tumutugon sa code limits.

• Sukatin ang magnitude at phase angle ng secondary currents sa lahat ng bahagi.

• Gumawa ng hexagonal vector diagram upang i-verify na ang vector sum ng same-phase currents ay zero o near-zero, na nagpapatunay ng tama na wiring.

Kailangan ang mga verifications na ito bago opisyal na ilagay ang proteksyon sa serbisyo.

3. Mahinang Contact o Open Circuit sa Secondary Circuits

Mayroong maling operasyon taun-taon dahil sa mahinang koneksyon o open circuits sa CT secondary loops.

Mga rekomendasyon:

• Palakasin ang real-time monitoring ng differential current sa panahon ng operasyon.

• Pagkatapos ng installation/commissioning ng relay o major overhaul ng transformer, inspeksyunin ang lahat ng CT secondary connections.

• I-tighten ang mga terminal screws at gamitin ang spring washers o anti-vibration clips.

• Para sa mga critical applications, gamitin ang dalawang parallel cables para sa differential secondary wiring upang mabawasan ang panganib ng open-circuit.

4. Mga Isyu sa Grounding sa Differential Protection Secondary Circuits

Ang ilang sites ay lumalabag sa anti-accident measures sa pamamagitan ng pagkaroon ng dalawang grounding points—isa sa protection cabinet at isa pa sa switchyard terminal box. Ang resulta ng ground potential difference, lalo na sa panahon ng lightning o nearby welding, ay maaaring mag-induce ng spurious differential current at maging sanhi ng maling tripping.

Solusyon:
Kumuha ng single-point grounding. Ang tanging reliable ground point ay dapat matatagpuan sa loob ng protection cabinet.

5. Pagkasira ng Insulation ng CT Secondary Cables

Ang pagkasira ng insulation ng CT secondary cables—madalas dahil sa mahinang construction practices—ay nagiging sanhi din ng maling operasyon. Ang mga karaniwang sanhi ay kasama:

• Damage sa cable sheath sa panahon ng laying,

• Splicing ng dalawang cables kung ang haba ay hindi sapat,

• Welding ng cable conduits na may cables sa loob, na nagdudulot ng thermal damage.

Ang mga ito ay lumilikha ng hidden risks sa reliabilidad ng proteksyon.

Mga preventive measures:

• Sa panahon ng major equipment maintenance, regularly test the insulation resistance between each core-to-ground and core-to-core using a 1000 V megohmmeter; ang mga halaga ay dapat tumutugon sa code requirements.

• Panatilihin ang exposed wire ends sa terminals na mahaba bilang posible upang maiwasan ang accidental grounding o phase-to-phase short circuits dahil sa vibration.

6. Paggamit ng Current Transformers para sa Longitudinal Differential Protection

Ang differential protection ay kasama ang CTs sa iba't ibang voltage levels, na may iba't ibang ratios at models, na nagreresulta sa mismatched transient characteristics—isa sa potensyal na sanhi ng maling operasyon o hindi pag-operate.

• 500 kV side: Gamitin ang TP-class CTs (transient-performance class), na may gapped cores na limitado ang remanence sa <10% ng saturation flux, na malaking nagpapabuti sa transient response.

• 220 kV at ibaba: Karaniwang gamitin ang P-class CTs, na walang air gap, mas mataas na remanence, at mas mahinang transient performance.

Guidance sa pagpili: Habang ang TP-class CTs ay nagbibigay ng superior na teknikal na performance, sila ay mahal at malaki—lalo na sa low-voltage side, kung saan mahirap ang installation sa enclosed bus ducts. Kaya, maliban kung may espesyal na system requirements, ang P-class CTs ang dapat piliin kung sila ay nasasatisfy ang aktwal na operational needs—na nag-iwas sa hindi kinakailangang cost at installation challenges.

Karagdagan pa, ang cross-section ng secondary cable ay dapat sapat:

• Para sa mahabang cable runs, gamitin ang ≥4 mm² na conductor size upang mabawasan ang burden at matiyak ang accuracy.