Koje su česte greške sa kojima se suočavamo tokom rada longitudinale diferencijalne zaštite transformatora?

Diferencijalna zaštita transformatora dužine: Uobičajeni problemi i rešenja

Diferencijalna zaštita transformatora dužine je najkompleksnija od svih diferencijalnih zaštita komponenti. Takođe se ponekad dešavaju pogrešne operacije tokom rada. Prema statistikama iz 1997. godine sa strane električne mreže Sjevernog Kina za transformatore od 220 kV i više, ukupno se desilo 18 pogrešnih operacija, od kojih su 5 bile usled diferencijalne zaštite dužine—što čini otprilike trećinu. Uzroci neispravnog rada ili neuspeha u radu uključuju probleme vezane za eksploataciju, održavanje i upravljanje, kao i probleme u proizvodnji, instalaciji i dizajnu. Ovaj članak analizira uobičajene polje-specifične probleme i predstavlja praktična rešenja.

1. Nebalansirani struja uzrokovan magnetizacionim strujama transformatora

Tokom normalne eksploatacije, magnetizaciona struja teče samo na strani koja je pod napajanjem i stvara nebalansiranu struju u diferencijalnoj zaštiti. Obično, magnetizaciona struja iznosi 3%–8% nominalne struje; za velike transformatore, obično je manja od 1%. Tokom vanjskih grešaka, pad napona smanjuje magnetizacionu struju, minimizirajući njen uticaj. Međutim, tokom podizanja praznog transformatora ili oporavka napona nakon isključivanja vanjske greške, može doći do velikog ubrzavanja struje koje može dostići 6–8 puta nominalnu struju.

Ovo ubrzavanje sadrži značajne neperiodične komponente i visokoredne harmonike, uglavnom drugu harmoniku, i pokazuje prekid strujnog talasa (mrtve uglove).

Metode umanjenja u diferencijalnoj zaštiti dužine:

(1) Reléi tipa BCH sa brzo nasitljivim transformatorima struje:
Tokom vanjskih grešaka, visoka neperiodična komponenta brzo nasitljava jezgra brzo nasitljivog transformatora, sprečavajući prenos nebalansirane struje na bobinu reléa—tako se izbegava lažno skakanje. Tokom unutrašnjih grešaka, iako postoji neperiodična komponenta na početku, ona nestaje unutar oko 2 ciklusa. Nakon toga, tek periodična greška struja teče, omogućavajući osjetljivo delovanje reléa.

(2) Mikroprocesorski reléi koji koriste drugu harmoniku kao ograničenje:
Većina modernih digitalnih reléa koristi blokiranje druge harmonike kako bi razlikovala ubrzavanje od unutrašnjih grešaka. Ako dođe do pogrešne operacije tokom isključivanja vanjske greške:

• Prebacite se sa faznoj ("I") ograničenju na maksimalno-fazno ("ILI") ograničenje.

• Smanjite odnos ograničenja druge harmonike na 10%–12%.

• U sistemima sa velikim kapacitetom gde je sadržaj pete harmonike takođe visok nakon isključivanja greške, dodajte ograničenje pete harmonike.

• Za transformatore opremljene dvostrukom diferencijalnom zaštitom, razmotrite korišćenje principa simetrije talasa kako biste identifikovali ubrzavanje—ova metoda je osjetljivija i pouzdanija od samo harmonijskog ograničenja.

2. Pogrešna veza u sekundarnim krugovima CT-a

Ponavljajući uzrok pogrešne operacije jeste obrnut polarni terminal sekundarnog priključka transformatora struje (CT)—rezultat nedovoljnog obuke, odstupanja od crteža projekta ili nedostatka provjera prije puštanja u rad.

Prevencija:
Prije puštanja diferencijalne zaštite dužine u rad—nakon nove instalacije, periodičnih testiranja ili bilo kakve modifikacije sekundarnog kruga—transformator mora biti opterećen, a sledeće provere moraju biti izvršene:

• Merenje nebalansirane napona u diferencijalnom krugu koristeći vishimpedansni voltmetar; mora biti u skladu sa normativnim ograničenjima.

• Merenje magnituda i faza sekundarnih struja na svim stranama.

• Konstruisanje šestougaonog vektorskog dijagrama kako bi se verifikovalo da je suma vektora istofaznih struja nula ili blizu nule, potvrđujući ispravnu vezu.

Samo nakon ovih verifikacija zaštita treba biti formalno puštena u rad.

3. Loš kontakt ili otvoreni krug u sekundarnim krugovima

Pogrešne operacije zbog luka veza ili otvorenih krugova u sekundarnim krugovima CT-a se dešavaju godišnje.

Preporuke:

• Jačanje realnog vremena nadgledanja diferencijalne struje tokom rada.

• Nakon instalacije/komisioniranja reléa ili velikih revizija transformatora, proverite sve sekundarne veze CT-a.

• Zategnite vijake terminala i koristite opruge ili anti-vibracijske klipse.

• Za kritične primene, koristite dva paralelna kabela za sekundarnu vezu diferencijalne zaštite kako biste smanjili rizik od otvorenog kruga.

4. Problemi sa zemljom u sekundarnim krugovima diferencijalne zaštite

Na nekim lokacijama se krše mjere protiv nesreća imajući dve tačke zemljanja—jednu u ormaru za zaštitu i drugu u terminalnom kutiju na području prekidača. Rezultirajuća razlika potencijala zemlje, posebno tokom munjice ili bliskog zavarivanja, može indukovati lažnu diferencijalnu struju i uzrokovati lažno skakanje.

Rešenje:
Strogo se prati jednotočno zemljanje. Jedina pouzdana tačka zemljanja treba biti unutar ormara za zaštitu.

5. Degradacija izolacije sekundarnih kabela CT-a

Propad izolacije sekundarnih kabela CT-a—često zbog loših konstruktivnih praksi—takođe dovodi do pogrešnih operacija. Uobičajeni uzroci uključuju:

• Oštećenje omota kabela tokom položenja,

• Spajanje dva kabela kada je dužina nedovoljna,

• Zavarivanje cevi za kable sa kabelima unutra, što dovodi do termalnog oštećenja.

Ovo stvara skrivene rizike za pouzdanost zaštite.

Prevencioni mjeri:

• Tijekom velikog održavanja opreme, redovno testirajte otpornost izolacije između svakog žice i zemlje, kao i između žica, koristeći megohmmeter od 1000 V; vrijednosti moraju biti u skladu sa normativnim zahtevima.

• Držite otkrivene krajeve žica na terminalima što kraći moguće kako biste sprijecili slučajno zemljanje ili međufazni kratak spoj zbog vibracije.

6. Izbor transformatora struje za diferencijalnu zaštitu dužine

Diferencijalna zaštita uključuje CT-e na različitim nivoima napona, sa različitim odnosima i modelima, što dovodi do neusklađenosti transijentnih karakteristika—potencijalni izvor pogrešnih operacija ili neuspjeha u radu.

• Strana od 500 kV: Koristite TP-klase CT-e (klase transijentne performanse), čiji su jezgra sa rasponom ograničavaju ostatnu magnetizaciju na <10% nasitne fluksije, znatno poboljšavajući transijentnu odgovornost.

• 220 kV i niže: Obično se koriste P-klase CT-e, koji nemaju raspon, veću ostavnu magnetizaciju i lošiju transijentnu performansu.

Smernice za izbor: Dok TP-klase CT-e nude superiornu tehničku performansu, one su skuplje i obujamnije—posebno na niskonaponskoj strani, gde je instalacija u zatvorenim bus duktilima teška. Stoga, osim ako postoje posebni zahtevi sistema, P-klase CT-e trebalo bi preferirati ako zadovoljavaju stvarne operativne potrebe—izbegavajući nepotreban trošak i izazove instalacije.

Dodatno, presjek sekundarnog kabela mora biti adekvatan:

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