Kādas ir visbiežāk sastopamās kļūdas, ar kurām saskaras strāvas transformatora garās diferenciālās aizsardzības darbības laikā

Transformātora garuma diferenciālā aizsardzība: Bieži sastopami jautājumi un risinājumi

Transformātora garuma diferenciālā aizsardzība ir visvairāk sarežģīta no visiem komponentu diferenciālajiem aizsargiem. Darbības laikā reti, bet notiek nepareizi darbošanās. Saskaņā ar 1997. gada statistiku no Ziemeļkina elektrotīkla par transformatoriem, kuru spriegums pārsniedz 220 kV, kopā bija 18 nepareizas operācijas, no tām 5 tika izraisītas garuma diferenciālā aizsardzībā—kas veido aptuveni trešdaļu. Nepareizu darbību vai neveiksmes cēloņi ietver problēmas saistībā ar ekspluatāciju, uzturēšanu un pārvaldību, kā arī ražošanas, uzstādīšanas un dizainā esošās problēmas. Šajā rakstā analizēti bieži sastopami lauka jautājumi un piedāvāti praktiski mazināšanas metodes.

1. Neatbilstoša strāva, kas izraisīta transformātora pieplūdes strāvā

Normālā darbībā magnetizācijas strāva plūst tikai uzenerģētajā pusē un radīs neatbilstošu strāvu diferenciālajā aizsardzībā. Parasti magnetizācijas strāva ir 3%–8% no nominālās strāvas; lielos transformatoros tā parasti ir mazāka par 1%. Ārējo traucējumu laikā sprieguma pazemināšanās samazina magnetizācijas strāvi, samazinot tās ietekmi. Tomēr, ja neietilpīgs transformators tiek uzenerģēts vai pēc ārēja traucējuma novēršanas atkal notiek sprieguma atjaunošana, var rasties liela pieplūdes strāva—pieaugot līdz 6–8 reizes vairāk par nominālo strāvu.

Šajā pieplūdē ir būtiski daudz noperiodiskās sastāvdaļas un augstās harmoniskās, galvenokārt otrā harmoniska, un tā parāda strāvas formas nepilnīgumu (nāves leņķi).

Mazināšanas metodes garuma diferenciālā aizsardzībā:

(1) BCH tipa rele ar ātri nasājošiem strāvas transformatoriem:
Ārējo traucējumu laikā augstā noperiodiskā sastāvdaļa ātri nasā rele košu, nepiedaloties neatbilstošajā strāvā—tādējādi izvairot nepareizu trippināšanu. Iekšējo traucējumu laikā, neskatoties uz to, ka sākotnēji pastāv noperiodiskās sastāvdaļas, tās sabojājas aptuveni pēc ~2 ciklu. Pēc tam plūst tikai periodiskā traucējuma strāva, ļaujot jutīgam rele darboties.

(2) Mikroprocesora bāzēti rele, kas izmanto otro harmonisko bloķēšanu:
Lielākā daļa moderno digitālo releju izmanto otro harmonisko bloķēšanu, lai atšķirtu pieplūdes strāvu no iekšējiem traucējumiem. Ja notiek nepareiza darbība pēc ārēja traucējuma novēršanas:

• Pāriet no fāzes pa fāzi ("AND") bloķēšanas uz maksimālās fāzes ("OR") bloķēšanas režīmu.

• Samaziniet otro harmonisko bloķēšanas attiecību līdz 10%–12%.

• Sistēmās ar lielu jaudu, kur pēc traucējuma novēršanas pieaug arī piektais harmonisks, pievienojiet piekto harmonisko bloķēšanu.

• Transformatoriem ar divām diferenciālajām aizsardzībām, apsvērēt izmantošanu formu simetriskuma principus, lai identificētu pieplūdes strāvu—šī metode ir jūtīgāka un uzticamāka nekā tikai harmoniskā bloķēšana.

2. Nepareizs savienojums CT sekundārajā tīklā

Nepareizo darbību biežs cēlonis ir strāvas transformatora (CT) sekundārās kontaktu polāritātes apgriešana—rezultātā nepietiekama apmācība, atšķirība no projektēšanas zīmējumiem vai nepietiekams pārbaudes procesu.

Profilakses prakse:
Pirms garuma diferenciālā aizsardzības ieviešanas—pēc jaunas instalācijas, regulārām pārbaudēm vai jebkura sekundārā tīkla modifikācijas—transformatoram jābūt uzenerģētam, un jāveic šādas pārbaudes:

• Izmērīt neatbilstošo spriegumu diferenciālajā kontūrā, izmantojot augsta impedancijas voltmētru; tas jāievēro standarta ierobežojumiem.

• Izmērīt sekundārās strāvas lielumu un fāzes leņķi visās pusēs.

• Konstruēt sešstūru vektoru diagrammu, lai pārbaudītu, vai vienādas fāzes strāvas summa ir nulle vai tuvu nullei, apstiprinot pareizo savienojumu.

Aizsardzība jāievieš tikai pēc šo pārbaudu veikšanas.

3. Sliktā kontaktpunkta savienojums vai atvērts ceļš sekundārajā tīklā

Gadā notiek nepareizas darbības dēļ slabiem savienojumiem vai atvērtiem ceļiem CT sekundārajās kontūrās.

Ieteikumi:

• Pastiprināt reāllaika monitoringu diferenciālajai strāvai darbības laikā.

• Pēc rele instalācijas/ieviešanas vai lielo transformatoru remontēšanas, pārbaudīt visus CT sekundāros savienojumus.

• Apstrādāt kontaktu šķidrumus un izmantot sprindu šķidrumus vai vibrācijas nomazgāšanas klipas.

• Kritiskās lietošanas gadījumos, izmantot divus paralēlus kabeļus diferenciālā sekundārā savienojumā, lai mazinātu atvērtā ceļa risku.

4. Apgabalu diferenciālās aizsardzības sekundārās kontūras zemes savienojumu problēmas

Dažos vietās tiek pārkāpti drošības pasākumi, izmantojot divus zemes savienojumu punktus—vienu aizsardzības skapī un otru aizsardzības terminalu kutī. Tā rezultātā, īpaši laikmetā, kad notiek vaļa vai tuvākā apkārtējā saldināšana, var radīties zemes potenciāla atšķirība, kas izraisa netiešu diferenciālo strāvu un nepareizu trippināšanu.

Risinājums:
Stingri ievērot viena punkta zemes savienojumu. Vienīgais uzticams zemes savienojums jānovieto aizsardzības skapī.

5. CT sekundāro kabēlu izolācijas degenerācija

CT sekundāro kabēlu izolācijas bojājums—parasti dēļ nepareizas konstrukcijas prakses—arī izraisa nepareizas darbības. Bieži sastopami cēloņi ietver:

• Kabēlu apvalku bojājumu laikā uzstādīšanas procesā,

• Divu kabēlu savienošanu, ja garums nav pietiekams,

• Kabēlu caurules saldināšanu ar kabēliem iekšpusē, izraisošu termisko bojājumu.

Šie radīt slēptus riskus aizsardzības uzticamībai.

Preventīvās pasākumi:

• Lielāko aprīkojuma uzturēšanas laikā, regulāri testēt izolācijas pretestību starp katru dzesētāju un zemi, izmantojot 1000 V megaohmmētru; vērtības jāievēro standarta prasībām.

• Uzturēt atklātos kabeļu galiņus terminālos tik īsus, cik iespējams, lai novērstu nejaušu zemes savienojumu vai fāzes starpniecību dēļ vibrācijas.

6. Strāvas transformatoru atlasīšana garuma diferenciālā aizsardzībai

Diferenciālā aizsardzībā izmanto strāvas transformatorus dažādos sprieguma līmeņos, ar dažādiem attiecībām un modeļiem, kas var izraisīt neatbilstošas pagaidu raksturlieluma—potenciāls nepareizas darbības vai neveiksmes avots.

• 500 kV pusē: Izmantot TP klases CT (transient-performance klase), kuru atstarpju kodols ierobežo atminēšanu līdz <10% no nasāšanas fluxa, būtiski uzlabojot pagaidu atbildes.

• 220 kV un zemāk: Parasti izmantot P klases CT, kas nav atstarpju, augstākā atminēšana un sliktāka pagaidu veiktspēja.

Atlasīšanas vadība: Lai arī TP klases CT piedāvā labāko tehnisko veiktspēju, tās ir dārgas un grūtas—jo īpaši zemā sprieguma pusē, kur uzstādīšana slēgtos bus ductos ir grūta. Tāpēc, ja nav īpašu sistēmas prasību, P klases CT jāizvēlas, ja tās apmierina faktiskās darbības vajadzības—izvairot nepieciešamos izmaksas un uzstādīšanas izaicinājumus.

Turklāt, sekundāro kabeļu šķērsgriezums jābūt pietiekami lielam:

• Garām kabeļu trasiem, izmantot ≥4 mm² vedņa diametru, lai samazinātu slogu un nodrošinātu precizitāti.