Koji su uobičajeni kvarovi s kojima se suočavamo tijekom rada longitudinale diferencijalne zaštite transformatora?

Diferencijalna zaštita transformatora u dužini: Uobičajeni problemi i rješenja

Diferencijalna zaštita transformatora u dužini je najkompleksnija od svih diferencijalnih zaštita komponenti. Tijekom rada povremeno se događaju pogrešne operacije. Prema statistici iz 1997. godine s područja Sjevernokineske električne mreže za transformatore od 220 kV i više, ukupno se dogodilo 18 netočnih operacija, od kojih su 5 bile posljedica diferencijalne zaštite u dužini - što čini približno trećinu. Uzroci pogrešne ili neuspjeloj operaciji uključuju probleme vezane uz rad, održavanje i upravljanje, kao i probleme u proizvodnji, montaži i dizajnu. Ovaj članak analizira uobičajene probleme na terenu i predlaže praktične metode umanjenja.

1. Neizbalansirani struja zbog talasnog toka transformatora

Tijekom normalnog rada, magnetizacijski tok teče samo na strani koja je pod napajanjem i stvara neizbalansiranu struju u diferencijalnoj zaštiti. Obično, magnetizacijski tok iznosi 3%–8% nominalne struje; za velike transformatore, obično je manji od 1%. Tijekom vanjskih kvarova, padovi napona smanjuju magnetizacijski tok, minimizirajući njegov utjecaj. Međutim, tijekom energizacije neručkovanog transformatora ili oporavka napona nakon otklanjanja vanjskog kvara, može doći do velikog talasnog toka koji može doseći 6–8 puta nominalnu struju.

Ovaj talasni tok sadrži značajne neperiodične komponente i visokoredne harmonike, uglavnom drugu harmoniku, i pokazuje prekid u valovitoj formi struje (mrtve kutove).

Metode umanjenja u diferencijalnoj zaštiti u dužini:

(1) Relé tipa BCH s brzo nasitljivim transformatorima struje:
Tijekom vanjskih kvarova, visoka neperiodična komponenta brzo nasitava jezgru brzo nasitljivog transformatora, sprečavajući prijenos neizbalansirane struje na bobinu reléa - time se spriječava lažno ispaljivanje. Tijekom unutarnjih kvarova, iako početno postoje neperiodične komponente, one se raspadaju unutar ~2 ciklusa. Nakon toga, teče samo periodična kvarna struja, omogućujući osjetljivo djelovanje reléa.

(2) Mikroprocesorski relé koristeći blokadu druge harmonike:
Većina modernih digitalnih reléa koristi blokadu druge harmonike kako bi razlikovala talasni tok od unutarnjih kvarova. Ako dođe do pogrešne operacije tijekom otklanjanja vanjskog kvara:

• Prebacite se s fazonapadne ("I") blokade na maksimalno-fazonapadnu ("ILI") mod blokade.

• Smanjite omjer blokade druge harmonike na 10%–12%.

• U sustavima s velikom kapacitetom gdje je sadržaj pete harmonike također visok nakon otklanjanja kvara, dodajte blokadu pete harmonike.

• Za transformatore opremljene dvostrukom diferencijalnom zaštitom, razmotrite korištenje principa simetrije valova kako biste prepoznali talasni tok - ova metoda je osjetljivija i pouzdanija od same harmonijske blokade.

2. Pogrešno povezivanje sekundarnih krugova ST

Ponavljajući uzrok pogrešne operacije jest obrnut polariitet sekundarnih terminala transformatora struje (ST) - rezultat nedovoljnog obrazovanja, odstupanja od projektantnih crteža ili nedostatka provjera prije uvedbe u promet.

Preventivna praksa:
Prije uvedbe diferencijalne zaštite u dužini u promet - nakon nove instalacije, redovitih ispitivanja ili bilo kakve modifikacije sekundarnog kruga - transformator mora biti opterećen, a potrebno je provesti sljedeće provjere:

• Mjerite neizbalansiranu naponsku razliku u diferencijalnom krugu koristeći voltmetar visokog otpora; mora biti u skladu s normativnim ograničenjima.

• Mjerite magnitudu i fazni kut sekundarnih struja na svim stranama.

• Konstruirajte šesterokutni vektorski dijagram kako biste potvrdili da je vektorska suma istofaznih struja nula ili blizu nule, potvrđujući ispravno povezivanje.

Samo nakon ovih provjera zaštita treba biti formalno uvedena u promet.

3. Loš kontakt ili otvoreni krug u sekundarnim krugovima

Pogrešne operacije zbog luka povezanja ili otvorenih krugova u sekundarnim krugovima ST se događaju godišnje.

Preporuke:

• Jačajte stvarno-vrijeme nadzor diferencijalne struje tijekom rada.

• Nakon instalacije/komisioniranja reléa ili velikih revizija transformatora, pregledajte sve sekundarne spojeve ST.

• Zategnite vratila i koristite presponu ili anti-vibracijske klipse.

• Za ključne primjene, koristite dvije paralelne kabelske linije za sekundarno povezivanje diferencijalne zaštite kako biste smanjili rizik od otvorenog kruga.

4. Problemi sa zemljom u sekundarnim krugovima diferencijalne zaštite

Na nekim lokacijama se protuzavršnim mjerama krši postavljajući dvije točke zemljanja - jednu u ormariću zaštite i drugu u terminalnom kutiju u uređaju. Rezultirajuća razlika potencijala zemlje, posebno tijekom munjice ili bliskog zavarivanja, može inducirati lažnu diferencijalnu struju i uzrokovati lažno ispaljivanje.

Rješenje:
Strogo provodite jednotočkasto zemljanje. Jedina pouzdana točka zemljanja treba biti unutar ormarića zaštite.

5. Degradacija izolacije sekundarnih kabela ST

Propadanje izolacije sekundarnih kabela ST - često zbog loših građevinskih praksi - također dovodi do pogrešnih operacija. Uobičajeni uzroci uključuju:

• Šteta omotača kabela tijekom položenja,

• Spajanje dva kabela kada je duljina nedovoljna,

• Zavarivanje cevi s kablom unutar, što uzrokuje termičku štetu.

To stvara skrivene rizike za pouzdanost zaštite.

Preventivne mjere:

• Tijekom velikih održavanja opreme, redovito testirajte otpornost izolacije između svakog žice do zemlje i između žica koristeći megohmmeter od 1000 V; vrijednosti moraju zadovoljavati normativne zahtjeve.

• Držite izložene krajeve žica na terminalima što kraći moguće kako biste spriječili slučajno zemljanje ili međufazni kratak spoj zbog vibracija.

6. Izbor transformatora struje za diferencijalnu zaštitu u dužini

Diferencijalna zaštita uključuje ST na različitim naponim razinama, s različitim omjerima i modelima, što dovodi do neusaglašenosti transijentnih karakteristika - potencijalni izvor pogrešne operacije ili neuspjeha u operaciji.

• Strana od 500 kV: Koristite ST klase TP (klasa transijentne performanse), čije jezgre s razmakom ograničavaju ostatak magnetske fluksure na <10% nasitne fluksure, znatno poboljšavajući transijentnu reakciju.

• 220 kV i niže: Obično se koriste ST klase P, koji nemaju razmak, veći ostatak magnetske fluksure i lošiju transijentnu performansu.

Smjernice za izbor: Iako ST klase TP nude bolju tehničku performansu, one su skuplje i veće - posebno na strani niskog napona, gdje je instalacija u zatvorene bus ducte teška. Stoga, osim ako nema posebnih zahtjeva sustava, ST klase P trebaju biti preferirane ako zadovoljavaju stvarne operativne potrebe - izbjegavajući nepotrebne troškove i izazove pri instalaciji.

Dodatno, presjek sekundarnog kabela mora biti zadovoljavajući:

• Za dugačke kabelske linije, koristite ≥4 mm² presjek provodnika kako biste smanjili opterećenje i osigurali preciznost.