Vilka är de vanliga fel som uppstår under drift av strömförädlingens longitudinella differentialskydd?

Transformatorlängdifferensskydd: Vanliga problem och lösningar

Transformatorlängdifferensskydd är det mest komplexa av alla komponentdifferensskydd. Felaktiga åtgärder inträffar ibland under drift. Enligt statistik från North China Power Grid för transformatorer på 220 kV och över från 1997, inträffade totalt 18 felaktiga åtgärder, varav 5 berodde på längdifferensskydd—ungefär en tredjedel. Orsakerna till felaktig operation eller brist på operation inkluderar frågor relaterade till drift, underhåll och hantering, samt problem i tillverkning, installation och design. Denna artikel analyserar vanliga fältrelaterade problem och presenterar praktiska lindringssätt.

1. Obalanserad ström orsakad av transformatorinruschström

Under normal drift flödar magnetiseringsström endast på den spända sidan och skapar obalanserad ström i differensskyddet. Typiskt sett är magnetiseringsströmmen 3%–8% av nominalströmmen; för stora transformatorer är den vanligtvis mindre än 1%. Vid externa fel minskas spänningen, vilket minskar magnetiseringsströmmen och dess inverkan. Men vid energisättning av en obebopad transformator eller spänningsåterhämtning efter ett externt fel kan en stor inruschström uppstå—som når 6–8 gånger nominalströmmen.

Denna inrusch innehåller betydande icke-periodiska komponenter och högordningsharmonier, huvudsakligen andraharmoik, och visar strömbildningsdiskontinuiteter (döda vinklar).

Lindringssätt i longitudinellt differensskydd:

(1) BCH-typ reläer med snabbmätande strömförstärkare:
Vid externa fel mättar de höga icke-periodiska komponenterna snabbt kärnan i den snabbmätande förstärkaren, vilket hindrar obalanserad ström från att överföras till reläspolen—och undviker därmed falska utlösningar. Vid interna fel finns icke-periodiska komponenter i början, men de dämpas inom ~2 cykler. Därefter flödar endast periodiska felflöden, vilket möjliggör känsligt reläarbete.

(2) Mikroprocessorbaserade reläer som använder andraharmoiksbegränsning:
De flesta moderna digitala reläer använder andraharmoiksbegränsning för att skilja inrusch från interna fel. Om felaktig operation inträffar vid reparation av externt fel:

• Byt från fas-för-fas ("OCH") begränsning till maximal-fas ("ELLER") begränsningsläge.

• Minska andraharmoiksbegränsningsförhållandet till 10%–12%.

• I system med stor kapacitet där femteharmonikinnehåll också är högt efter felet, lägg till femteharmonikbegränsning.

• För transformatorer med dubbla differensskydd, överväg användandet av vågformssymmetriprinciper för att identifiera inrusch—detta sätt är mer känsligt och tillförlitligt än endast harmonikbegränsning.

2. Felaktig kablage i CT sekundära kretsar

En återkommande orsak till felaktig operation är omvänd polaritet av strömförstärkarens (CT) sekundära terminaler—ett resultat av otillräcklig utbildning, avvikelse från ritningsunderlag eller otillräckliga inrättningstester.

Preventiv praxis:
Innan longitudinellt differensskydd sätts i drift—efter nyinstallation, periodiska tester eller några sekundära kretsförändringar—måste transformatorn vara belastad, och följande kontroller utföras:

• Mät den obalanserade spänningen i differensslussen med en högimpedansvoltmeter; den måste uppfylla standardgränser.

• Mät magnitud och fasvinkel av sekundära strömmar på alla sidor.

• Konstruera en hexagonal vektorgraf för att verifiera att vektorsumman av samma fasströmmar är noll eller nära noll, vilket bekräftar korrekt kablage.

Efter dessa verifieringar ska skyddet formellt kommissioneras.

3. Dålig kontakt eller öppen krets i sekundära kretsar

Felaktiga åtgärder på grund av lösa kopplingar eller öppna kretsar i CT sekundära slussar inträffar årligen.

Rekommendationer:

• Förstärk realtidsövervakning av differensström under drift.

• Efter reläinstallation/kommissionering eller stora transformatoröverhalls, inspektera alla CT sekundära kopplingar.

• Skrämma terminalskruvar och använd fjäderplattor eller svängningsfria klipp.

• För kritiska tillämpningar, använd två parallella kabler för differenssekundära kablage för att minska risken för öppen krets.

4. Jordningsproblem i differensskyddets sekundära kretsar

På vissa platser bryter man mot anti-olycksåtgärder genom att ha två jordningspunkter—en i skyddskabinetten och en annan i terminalboxen i växelverksstationen. Den resulterande jordpotentialskillnaden, särskilt vid blixt eller närliggande svetsning, kan inducera falsk differensström och orsaka felaktig utlösning.

Lösning:
Strängt genomföra enpunktsgrounding. Den enda tillförlitliga jordningspunkten bör placeras inuti skyddskabinetten.

5. Isoleringsförsämring av CT sekundära kabler

Isolationsfel i CT sekundära kabler—ofta på grund av dålig konstruktion—leder också till felaktiga åtgärder. Vanliga orsaker inkluderar:

• Kabelmantelskada under läggning,

• Splicing av två kabler när längden inte räcker,

• Svetsning av kabelförseglare med kabler inuti, vilket orsakar termisk skada.

Detta skapar dolda risker för skyddets tillförlitlighet.

Preventiva åtgärder:

• Under stort underhåll, testa periodiskt isolationsmotstånd mellan varje kärna-jord och kärna-kärna med en 1000 V megaohmmeter; värdena måste uppfylla standardkrav.

• Håll exponerade trådändar vid terminaler så korta som möjligt för att förhindra oavsiktlig jordning eller fas-till-fas kortslutning på grund av vibrationer.

6. Val av strömförstärkare för longitudinellt differensskydd

Differensskydd innefattar CT:er på olika spänningsnivåer, med varierande förhållanden och modeller, vilket leder till missmatchade transientegenskaper—en potentiell källa till felaktig operation eller brist på operation.

• 500 kV sida: Använd TP-klass CT:er (transient-prestandaklass), vars gapade kärnor begränsar remanens till <10% av mättnadens flöde, vilket starkt förbättrar transientsvar.

• 220 kV och nedåt: Använd vanligtvis P-klass CT:er, som saknar luftgap, har högre remanens och sämre transientprestanda.

Valguidance: Även om TP-klass CT:er erbjuder överlägsen teknisk prestanda, är de dyra och stora—särskilt på lågspänningssidan, där installation i inneslutna busdukt är svår. Därför, om inte specialsystemkrav finns, bör P-klass CT:er föredras om de uppfyller faktiska driftbehov—vilket undviker onödiga kostnader och installationsutmaningar.

Utöver detta måste sekundära kabeltvärsnitt vara tillräckliga:

• För långa kabellängder, använd ≥4 mm² ledardimension för att minimera belastning och säkerställa noggrannhet.