Kateri so skupni napaki, s katerimi se soočamo med delovanjem longitudinalne diferencialne zaščite električnih transformatorjev

Diferencialna zaščita transformatorja v longitudinalni smeri: Pogosti problemi in rešitve

Diferencialna zaščita transformatorja v longitudinalni smeri je najbolj zapletena med vsemi diferencialnimi zaščitami komponent. Med delovanjem se občasno pojavijo napačne operacije. Po statistiki iz leta 1997 za Severni Kitajski električni omrežje za transformatorje z napetostjo 220 kV in višjo je bilo skupno 18 napačnih operacij, od tega 5 zaradi longitudinalne diferencialne zaščite - kar pomeni približno eno tretjino. Prvopričine napačnih operacij ali neoperativnosti vključujejo težave, povezane z delovanjem, vzdrževanjem in upravljanjem, kot tudi probleme pri proizvodnji, namestitvi in načrtovanju. Ta članek analizira pogoste probleme na terenu in predstavi praktične metode za njihovo odpravljanje.

1. Neuravnotežen tok zaradi pritlačnega toka transformatorja

Med normalnim delovanjem teče magnetizacijski tok le na strani, ki je pod napetostjo, in ustvarja neuravnotežen tok v diferencialni zaščiti. Običajno je magnetizacijski tok 3%–8% nominalnega toka; pri velikih transformatorjih je običajno manj kot 1%. Med zunanjimi odporniki se magnetizacijski tok zmanjša zaradi padca napetosti, kar minimalizira njegov vpliv. Vendar pa pri vklopitvi nenapetega transformatorja ali ob povratku napetosti po odstranitvi zunanjega odpornika lahko nastane velik pritlačni tok, ki doseže 6–8-krat več kot nominalni tok.

Ta pritlačni tok vsebuje značilne neperiodične komponente in višje harmonske, predvsem druge harmonske, in kaže prekini valovne oblike (mrtve kote).

Metode odpravljanja v longitudinalni diferencialni zaščiti:

(1) Reliji tipa BCH z hitro nasitljivimi tokomeri:
Med zunanjimi odporniki visoka neperiodična komponenta hitro nasiti jadro hitro nasitljivega tokomera, kar prepreči prenos neuravnoteženega toka na bobin relja - tako se prepreči napačen tripping. Med notranjimi odporniki, čeprav so na začetku prisotne neperiodične komponente, se te razpadajo v ~2 ciklih. Tako poteka samo periodični odporni tok, kar omogoča občutljivo delovanje relja.

(2) Mikroprocesorske relije z zadrževanjem druge harmonske:
Vedno več modernih digitalnih relij uporablja zadrževanje druge harmonske za ločevanje pritlačnega toka od notranjih odpornikov. Če pride do napačne operacije med odstranitvijo zunanjega odpornika:

• Preklopite z varovalnega načina po fazah ("AND") na način z največjo fazo ("OR").

• Zmanjšajte razmerje zadrževanja druge harmonske na 10%–12%.

• V sistemih z veliko kapaciteto, kjer je tudi vsebnost pete harmonske visoka po odstranitvi odpornika, dodajte zadrževanje pete harmonske.

• Za transformatorje opremljene z dvema diferencialnima zaščitama, upoštevajte načela simetrije valovne oblike za identifikacijo pritlačnega toka - ta metoda je bolj občutljiva in zanesljiva kot le zadrževanje harmonskih.

2. Napačno priključevanje sekundarnih vezij tokomerov

Ponavljajoča se prvopričina napačnih operacij je obrnjena polarnost sekundarnih terminalov tokomerov (CT) - rezultat nedostatnega usposabljanja, odstopanja od načrtovnih risb ali nedostatnega pregleda pri postavitvi.

Preventivna praksa:
Pred postavitvijo longitudinalne diferencialne zaščite - po novi namestitvi, rednih preskusih ali kakršnih koli spremembah sekundarnih vezij - mora biti transformator optiran, in izvedeni sledeči pregledi:

• Izmerite neuravnoteženo napetost v diferencialnem zanku z viskokoherntnim voltmeterjem; mora biti v skladu s predpisi.

• Izmerite velikost in fazni kot sekundarnih tokov na vseh straneh.

• Sestavite šestokotni vektorski diagram za preverjanje, da je vektorska vsota tokov istih faz nič ali blizu nič, kar potrjuje pravilno priključevanje.

Le po teh preverjanjih naj bo zaščita formalno postavljena v delovanje.

3. Slabo stikalo ali odprt okrogel tok v sekundarnih vezijah

Napačne operacije zaradi slabiščih stikalnic ali odprtih okrogelih tokov v sekundarnih vezijah tokomerov se pojavljajo letno.

Priporočila:

• Opozori na realnočasno nadzorovanje diferencialnega toka med delovanjem.

• Po namestitvi/pregledu relija ali velikih prenovah transformatorja pregledujte vse sekundarne priključke tokomerov.

• Zapružite vintne šrafo in uporabite pružne šrafovalnice ali protitrsele.

• Za ključne uporabe uporabite dva vzporedna kabelja za sekundarno priključevanje diferencialne zaščite, da zmanjšate tveganje za odprt okrogel tok.

4. Težave s priključevanjem na zemljo v sekundarnih vezijah diferencialne zaščite

Na nekaterih mestih so kršeni protiaccidentski ukrepi z dvema priključevanjema na zemljo - eden v škafiku za zaščito in drugi v terminalnem škatlu v pretvorilnici. To povzroči razliko potencialov zemlje, še posebej med negrevanjem ali bližnjim varjenjem, kar lahko inducira lažni diferencialni tok in povzroči napačen tripping.

Rešitev:
Strgo izvajajte enotočkovno priključevanje na zemljo. Edini zanesljivi priključek na zemljo naj bo znotraj škafika za zaščito.

5. Zmanjšanje izolacije sekundarnih kabelov tokomerov

Popad izolacije sekundarnih kabelov tokomerov - pogosto zaradi slabe gradnje - tudi vodi do napačnih operacij. Pogoste prvopričine so:

• Škoda pokrovne plasti kabla med položitvijo,

• Spajanje dveh kabelov, ko je dolžina premajhna,

• Varjenje vodnih cevov z kabli znotraj, kar povzroči termalno poškodbo.

To ustvarja skrite tveganja za zanesljivost zaščite.

Preventivne ukrepe:

• Ob velikih vzdrževalnih delih redno testirajte upornost izolacije med vsako jedrom in zemljo ter med jedri z 1000 V megaohmmetrom; vrednosti morajo biti v skladu s predpisi.

• Držite konci odkritih žic na terminalih čim krajši, da se prepreči nenamerno priključevanje na zemljo ali fazi-fazi krati zaradi vibracij.

6. Izbor tokomerov za longitudinalno diferencialno zaščito

Diferencialna zaščita vključuje tokomerje na različnih nivojih napetosti, z različnimi razmerji in modeli, kar vodi do neujemanja prehodnih karakteristik - potencialnega vira napačnih operacij ali neoperativnosti.

• Stran 500 kV: Uporabite tokomerje razreda TP (razred prehodne zmogljivosti), katerih jarka s serijami omejuje ostanki magnetizacije na <10% nasitne fluksne, kar bistveno izboljša prehodno odzivnost.

• 220 kV in nižje: Tipično uporabite tokomerje razreda P, ki nimajo luftne vrzeli, imajo višje ostanke magnetizacije in slabšo prehodno zmogljivost.

Vodilo za izbor: Čeprav tokomerji razreda TP ponujajo superiorni tehnični značilnosti, so dragi in obsežni - zlasti na nizkonapetostni strani, kjer je namestitev v zaprtih bus ductih težka. Zato, razen kadar obstajajo posebne zahteve sistema, bi se morali tokomerji razreda P preferirati, če zadostijo dejanskim operativnim potrebam - tako se izogibamo nepotrebnim stroškom in težavam z namestitvijo.

Dodatno, prečni prerezi sekundarnih kabelov morajo biti zadostni:

• Za dolge kabelske teče uporabite ≥4 mm² velikost vodnika, da zmanjšate bremen in zagotovite točnost.