Apa saja kerusakan umum yang ditemui selama operasi pelindung diferensial longitudinal transformator daya?

Perlindungan Diferensial Longitudinal Trafo: Masalah Umum dan Solusi

Perlindungan diferensial longitudinal trafo adalah yang paling kompleks di antara semua perlindungan komponen diferensial. Kadang-kadang terjadi kesalahan operasi selama operasi. Menurut statistik tahun 1997 dari Jaringan Listrik Utara Tiongkok untuk trafo berperingkat 220 kV dan di atasnya, terdapat total 18 operasi yang salah, di mana 5 di antaranya disebabkan oleh perlindungan diferensial longitudinal—mencapai sekitar sepertiga. Penyebab kesalahan operasi atau gagal operasi termasuk masalah terkait operasi, pemeliharaan, dan manajemen, serta masalah dalam pembuatan, instalasi, dan desain. Artikel ini menganalisis masalah lapangan umum dan menyajikan metode mitigasi praktis.

1. Arus Tidak Seimbang Akibat Arus Inrush Trafo

Selama operasi normal, arus magnetisasi hanya mengalir pada sisi yang diberi energi dan menciptakan arus tidak seimbang dalam perlindungan diferensial. Biasanya, arus magnetisasi adalah 3%–8% dari arus nominal; untuk trafo besar, biasanya kurang dari 1%. Selama gangguan eksternal, penurunan tegangan mengurangi arus magnetisasi, meminimalkan dampaknya. Namun, selama pengisian trafo kosong atau pemulihan tegangan setelah gangguan eksternal teratasi, arus inrush besar dapat terjadi—mencapai 6–8 kali arus nominal.

Arus inrush ini mengandung komponen non-periodik yang signifikan dan harmonisa tingkat tinggi, terutama harmonisa kedua, dan menunjukkan diskontinuitas bentuk gelombang arus (sudut mati).

Metode mitigasi dalam perlindungan diferensial longitudinal:

(1) Relai tipe BCH dengan transformator arus cepat jenuh:
Selama gangguan eksternal, komponen non-periodik tinggi dengan cepat menjenuhkan inti transformator cepat jenuh, mencegah arus tidak seimbang ditransfer ke coil relai—sehingga menghindari trip palsu. Selama gangguan internal, meskipun awalnya ada komponen non-periodik, mereka meredam dalam ~2 siklus. Setelah itu, hanya arus gangguan periodik yang mengalir, memungkinkan operasi relai sensitif.

(2) Relai berbasis mikroprosesor menggunakan pembatasan harmonisa kedua:
Sebagian besar relai digital modern menggunakan pemblokiran harmonisa kedua untuk membedakan inrush dari gangguan internal. Jika terjadi kesalahan operasi selama penyelesaian gangguan eksternal:

• Beralih dari mode pembatasan per fase ("AND") ke mode pembatasan maksimum-fase ("OR").

• Kurangi rasio pembatasan harmonisa kedua menjadi 10%–12%.

• Dalam sistem dengan kapasitas besar di mana konten harmonisa kelima juga tinggi setelah penyelesaian gangguan, tambahkan pembatasan harmonisa kelima.

• Untuk trafo yang dilengkapi dengan perlindungan diferensial ganda, pertimbangkan menggunakan prinsip simetri bentuk gelombang untuk mengidentifikasi inrush—metode ini lebih sensitif dan andal daripada pembatasan harmonisa saja.

2. Kabel Tidak Benar dalam Sirkuit Sekunder CT

Penyebab utama kesalahan operasi yang berulang adalah polaritas terminal sekunder transformator arus (CT) yang terbalik—hasil dari pelatihan yang tidak memadai, penyimpangan dari gambaran desain, atau pemeriksaan komisioning yang tidak cukup.

Praktik pencegahan:
Sebelum memasukkan perlindungan diferensial longitudinal ke dalam layanan—setelah instalasi baru, pengujian berkala, atau modifikasi sirkuit sekunder apa pun—trafo harus dimuat, dan pemeriksaan berikut dilakukan:

• Ukur tegangan tidak seimbang dalam loop diferensial menggunakan voltmeter impedansi tinggi; harus sesuai dengan batas kode.

• Ukur magnitudo dan sudut fase arus sekunder di semua sisi.

• Buat diagram vektor heksagonal untuk memverifikasi bahwa jumlah vektor arus fase yang sama adalah nol atau mendekati nol, mengkonfirmasi kabel yang benar.

Hanya setelah verifikasi ini, perlindungan baru boleh dikomisionalkan secara resmi.

3. Kontak Buruk atau Putus Sirkuit dalam Sirkuit Sekunder

Kesalahan operasi akibat sambungan longgar atau putus sirkuit dalam loop sekunder CT terjadi setiap tahun.

Rekomendasi:

• Perkuat pemantauan real-time arus diferensial selama operasi.

• Setelah instalasi/komisioning relai atau overhaul trafo besar, periksa semua sambungan sekunder CT.

• Kencangkan sekrup terminal dan gunakan cincin pegas atau klip anti-getaran.

• Untuk aplikasi penting, gunakan dua kabel paralel untuk kabel sekunder diferensial untuk mengurangi risiko putus sirkuit.

4. Masalah Pembumian dalam Sirkuit Sekunder Perlindungan Diferensial

Beberapa situs melanggar tindakan anti-kecelakaan dengan memiliki dua titik pembumian—satu di lemari perlindungan dan satu lagi di kotak terminal switchyard. Perbedaan potensial tanah yang dihasilkan, terutama selama petir atau las dekat, dapat menginduksi arus diferensial palsu dan menyebabkan trip palsu.

Solusi:
Tegakkan pembumian satu titik. Titik tanah yang andal harus terletak di dalam lemari perlindungan.

5. Degradasi Isolasi Kabel Sekunder CT

Kegagalan isolasi kabel sekunder CT—seringkali karena praktik konstruksi yang buruk—juga menyebabkan kesalahan operasi. Penyebab umum termasuk:

• Kerusakan selubung kabel saat pemasangan,

• Penggabungan dua kabel ketika panjangnya tidak mencukupi,

• Las saluran kabel dengan kabel di dalamnya, menyebabkan kerusakan termal.

Ini menciptakan risiko tersembunyi bagi keandalan perlindungan.

Tindakan pencegahan:

• Selama perawatan peralatan besar, uji resistansi isolasi secara berkala antara setiap inti-ke-tanah dan inti-ke-inti menggunakan megohmmeter 1000 V; nilai-nilai tersebut harus memenuhi persyaratan kode.

• Jaga agar ujung kawat yang terbuka di terminal seminimal mungkin untuk mencegah pembumian atau hubungan singkat fasa-ke-fasa yang tidak sengaja akibat getaran.

6. Pemilihan Transformator Arus untuk Perlindungan Diferensial Longitudinal

Perlindungan diferensial melibatkan CT di berbagai tingkat tegangan, dengan rasio dan model yang berbeda, menyebabkan karakteristik transien yang tidak cocok—potensi sumber kesalahan operasi atau gagal operasi.

• Sisi 500 kV: Gunakan CT kelas TP (kelas kinerja transien), yang memiliki inti berlubang yang membatasi remanens hingga <10% dari fluks saturasi, sangat meningkatkan respons transien.

• 220 kV dan di bawahnya: Biasanya gunakan CT kelas P, yang tidak memiliki celah udara, remanens lebih tinggi, dan kinerja transien lebih buruk.

Pedoman pemilihan: Meskipun CT kelas TP menawarkan kinerja teknis yang superior, mereka mahal dan besar—terutama di sisi tegangan rendah, di mana instalasi di dalam bus duct tertutup sulit. Oleh karena itu, kecuali ada persyaratan sistem khusus, CT kelas P harus dipilih jika memenuhi kebutuhan operasional aktual—menghindari biaya dan tantangan instalasi yang tidak perlu.

Selain itu, penampang kabel sekunder harus memadai:

• Untuk jalur kabel panjang, gunakan ≥4 mm² ukuran konduktor untuk meminimalkan beban dan memastikan akurasi.