Hva er de vanlige feilene som oppstår under drift av strømtransformatorers longitudinale differensjalsbeskyttelse

Transformator Langsgående Differensjalsbeskyttelse: Vanlige Problemer og Løsninger

Transformator langsgående differensjalsbeskyttelse er den mest komplekse av alle komponentdifferensjalsbeskytelser. Feiloperasjoner forekommer noen ganger under drift. Ifølge statistikk fra Nord-Kina strømnettet for transformatorer på 220 kV og over i 1997, var det totalt 18 feiloperasjoner, hvorav 5 var grunnet langsgående differensjalsbeskyttelse—som utgjør omtrent en tredjedel. Årsaker til feiloperasjon eller manglende operasjon inkluderer problemer relatert til drift, vedlikehold og forvaltning, samt problemer med produksjon, installasjon og design. Denne artikkelen analyserer vanlige feltrelaterte problemer og presenterer praktiske løsningsmetoder.

1. Ubalansert Strøm Forårsaket av Transformatorinnskytingstrøm

Under normal drift flyter magnetiseringsstrøm bare på den energiforsyningen siden og skaper ubalansert strøm i differensjalsbeskyttelsen. Typisk er magnetiseringsstrømmen 3%–8% av den nominelle strømmen; for store transformatorer er den vanligvis mindre enn 1%. Under eksterne feil nedsatte spenninger reduserer magnetiseringsstrømmen, noe som minimerer dens innvirkning. Imidlertid, under energiforsyning av en ubelasted transformator eller spenningsgjenoppretting etter klaring av en ekstern feil, kan det oppstå en stor innskytingstrøm—opp til 6–8 ganger den nominelle strømmen.

Denne innskytingen inneholder betydelige ikke-periodiske komponenter og høyere harmoniske, hovedsakelig andre harmonisk, og viser strømformbrytninger (døde vinkler).

Løsningsmetoder i langsgående differensjalsbeskyttelse:

(1) BCH-relayer med hurtig-saturerte strømtransformatorer:
Under eksterne feil saturerer den høye ikke-periodiske komponenten kjernen av den hurtig-saturerte transformatoren raskt, noe som hindrer at ubalansert strøm overføres til relæspolen—og unngår dermed falsk tripping. Under interne feil, selv om ikke-periodiske komponenter eksisterer initialt, degraderer de innen omtrent to sykluser. Etter dette, flyter kun periodisk feilstrøm, noe som gjør at relæet kan operere sensitivt.

(2) Mikroprosessorbaserede relayer som bruker andreharmonisk begrensning:
De fleste moderne digitale relayer bruker andreharmonisk blokkering for å skille innskyting fra interne feil. Hvis feiloperasjon skjer under klaring av ekstern feil:

• Bytt fra fase-for-fase ("OG") begrensning til maksimumsfase ("ELLER") begrensningsmodus.

• Reduser andreharmonisk begrensning til 10%–12%.

• I systemer med stor kapasitet, hvor femteharmonisk innhold også er høyt etter feilklaering, legg til femteharmonisk begrensning.

• For transformatorer utstyrt med dobbelt differensjalsbeskyttelse, vurder å bruke bølgeform symmetriprinsipper for å identifisere innskyting—denne metoden er mer sensitiv og pålitelig enn alene harmonisk begrensning.

2. Feil Kabling i Sekundære Strømtransformator (CT) Sirkuit

En gjentakende årsak til feiloperasjon er reversert polaritet av sekundære terminaler for strømtransformator (CT)—et resultat av utilstrekkelig trening, avvik fra konstruksjonstegninger, eller utilstrekkelige startkontroller.

Forebyggende praksis:
Før settes langsgående differensjalsbeskyttelse i drift—etter ny installasjon, periodisk testing, eller eventuelle modifikasjoner i sekundære sirkuit—må transformatoren være belastet, og følgende kontroller utføres:

• Mål den ubalanserte spenningen i differensial-løkken med et høyimpedans voltmeter; den må være i samsvar med standardgrenser.

• Mål størrelsen og fasen av sekundære strømmer på alle sider.

• Konstruer en sekskantig vektordiagram for å bekrefte at summen av samme-fase strømmer er null eller nær-null, som bekrefter riktig kobling.

Bare etter disse verifiseringene skal beskyttelsen formelt settes i drift.

3. Dårlig Kontaktpunkt eller Åpen Sirkuit i Sekundære Sirkuit

Feiloperasjoner grunnet løse forbindelser eller åpne sirkuit i sekundære CT-sirkuit forekommer årlig.

Anbefalinger:

• Styrk sanntidsovervåking av differensialstrøm under drift.

• Etter relæinstallasjon/kommissjonering eller store transformatoroverhalinger, inspiser alle sekundære CT-forbindelser.

• Fest terminalskruer og bruk fjederunderlegger eller anti-vibrasjonsklipp.

• For kritiske applikasjoner, bruk to parallelle kabler for differensial sekundærkabling for å redusere risiko for åpen sirkuit.

4. Jordingproblemer i Differensjalsbeskyttelses Sekundære Sirkuit

Noen steder overtrer anti-ulykke tiltak ved å ha to jordingspunkter—ett i beskyttelseskabinetet og ett annet i switchyard-terminalboksen. Den resulterende jordpotensialforskjellen, spesielt under lyn eller nærme sveising, kan indusere usann differensialstrøm og forårsake falsk tripping.

Løsning:
Strengt håndheve enkelpunktsjording. Det eneste pålitelige jordingspunktet bør være plassert inne i beskyttelseskabinetet.

5. Isolasjonsnedbryting av Sekundære CT-kabler

Isolasjonsfeil i sekundære CT-kabler—ofte grunnet dårlig konstruksjon—fører også til feiloperasjoner. Vanlige årsaker inkluderer:

• Skadet kabellomhylning under legging,

• Splicing av to kabler når lengden er utilstrekkelig,

• Sveising av kabelløpert med kabler inne, som fører til termisk skade.

Disse skaper skjulte risikoer for beskyttelses pålitelighet.

Forebyggende tiltak:

• Under større utstyrsmaintenans, periodisk test isolasjonsmotstand mellom hver kjerne-jord og kjerne-kjerne ved hjelp av en 1000 V megaohmmeter; verdier må oppfylle standardkrav.

• Hold utslag av ledningsender ved terminaler så kort som mulig for å unngå uheldig jording eller fasetil-fase kortslutning på grunn av vibrasjon.

6. Valg av Strømtransformatorer for Langsgående Differensjalsbeskyttelse

Differensjalsbeskyttelse involverer CT-er på ulike spenningsnivåer, med varierende forhold og modeller, som fører til mislyktes transiente egenskaper—en potensiell kilde til feiloperasjon eller manglende operasjon.

• 500 kV side: Bruk TP-klasse CT-er (transient-ytelse klasse), hvis gapet kjerner begrenser restferromagnetisme til <10% av mättnadssving, noe som betydelig forbedrer transiente respons.

• 220 kV og nedover: Vanligvis bruk P-klasse CT-er, som har ingen luftgap, høyere restferromagnetisme, og dårligere transiente ytelse.

Valg veiledning: Mens TP-klasse CT-er tilbyr superiør teknisk ytelse, er de dyre og kraftige—spesielt på lavspenningsiden, der installasjon i lukket busbar er vanskelig. Derfor, med mindre spesielle systemkrav eksisterer, bør P-klasse CT-er foretrekkes hvis de tilfredsstiller faktiske driftsbehov—unngå unødvendig kostnad og installasjonsutfordringer.

I tillegg må sekundærkabels snittflate være tilstrekkelig:

• For lange kable, bruk ≥4 mm² lederstørrelse for å minimere byrde og sikre nøyaktighet.