อะไรคือข้อผิดพลาดทั่วไปที่พบระหว่างการดำเนินงานของระบบป้องกันความแตกต่างตามยาวในหม้อแปลงไฟฟ้า

การป้องกันความแตกต่างตามยาวของหม้อแปลงไฟฟ้า: ปัญหาทั่วไปและการแก้ไข

การป้องกันความแตกต่างตามยาวของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดในบรรดาการป้องกันความแตกต่างของส่วนประกอบทั้งหมด มีการดำเนินงานผิดพลาดเกิดขึ้นเป็นครั้งคราวในการทำงาน ตามสถิติในปี 1997 จาก North China Power Grid สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 220 kV และสูงกว่า มีการทำงานผิดพลาดทั้งหมด 18 ครั้ง โดย 5 ครั้งเกิดจากการป้องกันความแตกต่างตามยาว คิดเป็นประมาณหนึ่งในสาม สาเหตุของการทำงานผิดพลาดหรือไม่สามารถทำงานได้รวมถึงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงาน การบำรุงรักษาและการจัดการ ตลอดจนปัญหาในการผลิต การติดตั้งและการออกแบบ บทความนี้วิเคราะห์ปัญหาที่พบบ่อยในสนามและนำเสนอวิธีการลดผลกระทบที่ใช้ได้จริง

1. กระแสไม่สมดุลที่เกิดจากกระแสเริ่มต้นของหม้อแปลงไฟฟ้า

ในการทำงานปกติ กระแสแม่เหล็กไหลเฉพาะทางด้านที่มีแรงดันและสร้างกระแสไม่สมดุลในการป้องกันความแตกต่าง ทั่วไปแล้ว กระแสแม่เหล็กคิดเป็น 3%–8% ของกระแสกำหนด สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ มักจะน้อยกว่า 1% ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดภายนอก แรงดันลดลงทำให้กระแสแม่เหล็กลดลง ลดผลกระทบของมัน อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการจ่ายไฟให้กับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ไม่มีโหลดหรือการฟื้นฟูแรงดันหลังจากกำจัดความผิดพลาดภายนอก อาจเกิดกระแสเริ่มต้นที่มากถึง 6–8 เท่าของกระแสกำหนด

กระแสเริ่มต้นนี้มีส่วนประกอบที่ไม่เป็นคาบและฮาร์โมนิกลำดับสูงเป็นจำนวนมาก โดยเฉพาะฮาร์โมนิกลำดับที่สอง และแสดงให้เห็นถึงการขาดแคลนของรูปแบบกระแส (มุมตาย)

วิธีการลดผลกระทบที่ใช้ในการป้องกันความแตกต่างตามยาว:

(1) วงจรป้องกันประเภท BCH ที่มีทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสที่อิ่มตัวอย่างรวดเร็ว:
ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดภายนอก ส่วนประกอบที่ไม่เป็นคาบสูงจะทำให้แกนของทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสที่อิ่มตัวอย่างรวดเร็วอิ่มตัวอย่างรวดเร็ว ป้องกันการถ่ายโอนกระแสไม่สมดุลไปยังขดลวดวงจรป้องกัน—ทำให้หลีกเลี่ยงการทำงานผิดพลาด ในการเกิดความผิดพลาดภายใน แม้ว่าจะมีส่วนประกอบที่ไม่เป็นคาบในช่วงแรก แต่จะเสื่อมหายภายในประมาณ 2 รอบ หลังจากนั้นมีเพียงกระแสความผิดพลาดที่เป็นคาบเท่านั้นที่ไหล ทำให้วงจรป้องกันทำงานได้อย่างไว

(2) วงจรป้องกันแบบไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้การจำกัดด้วยฮาร์โมนิกลำดับที่สอง:
วงจรป้องกันดิจิทัลสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การจำกัดด้วยฮาร์โมนิกลำดับที่สองเพื่อแยกกระแสเริ่มต้นออกจากความผิดพลาดภายใน หากเกิดการทำงานผิดพลาดในระหว่างการกำจัดความผิดพลาดภายนอก:

• เปลี่ยนจากการจำกัดแบบเฟสต่อเฟส ("AND") เป็นการจำกัดแบบเฟสสูงสุด ("OR")

• ลดอัตราส่วนการจำกัดด้วยฮาร์โมนิกลำดับที่สองเป็น 10%–12%

• ในระบบที่มีความจุสูงและมีส่วนประกอบของฮาร์โมนิกลำดับที่ห้าสูงหลังจากกำจัดความผิดพลาด ควรเพิ่มการจำกัดด้วยฮาร์โมนิกลำดับที่ห้า

• สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการป้องกันความแตกต่างแบบคู่ ควรพิจารณาใช้หลักการความสมมาตรของรูปแบบคลื่นเพื่อระบุกระแสเริ่มต้น—วิธีนี้มีความไวและเชื่อถือได้มากกว่าวิธีการจำกัดด้วยฮาร์โมนิกอย่างเดียว

2. การต่อสายที่ผิดพลาดในวงจรรองของ CT

สาเหตุที่ทำให้เกิดการทำงานผิดพลาดอย่างต่อเนื่องคือการสลับขั้วของเทอร์มินอลรองของทรานส์ฟอร์เมอร์กระแส (CT)—เป็นผลมาจากการฝึกอบรมไม่เพียงพอ การเบี่ยงเบนจากแผนภาพการออกแบบ หรือการตรวจสอบการทดสอบไม่เพียงพอ

แนวทางป้องกัน:
ก่อนนำการป้องกันความแตกต่างตามยาวเข้าสู่การใช้งาน—หลังจากการติดตั้งใหม่ การทดสอบประจำปี หรือการปรับเปลี่ยนวงจรรองใด ๆ หม้อแปลงไฟฟ้าต้องมีโหลด และทำการตรวจสอบดังนี้:

• วัดแรงดันไม่สมดุลในวงจรป้องกันความแตกต่างโดยใช้โวลต์มิเตอร์ความต้านทานสูง; ต้องตรงตามข้อกำหนด

• วัดขนาดและความต่างเฟสของกระแสรองทุกด้าน

• สร้างแผนภาพเวกเตอร์รูปหกเหลี่ยมเพื่อยืนยันว่าผลรวมของเวกเตอร์กระแสเฟสเดียวกันเป็นศูนย์หรือใกล้ศูนย์ ยืนยันว่าการต่อสายถูกต้อง

ควรทำการมอบหมายการป้องกันอย่างเป็นทางการหลังจากตรวจสอบเสร็จสิ้น

3. การติดต่อไม่ดีหรือวงจรเปิดในวงจรรอง

การทำงานผิดพลาดเนื่องจากการต่อสายหลวมหรือวงจรเปิดในวงจรรองของ CT เกิดขึ้นทุกปี

คำแนะนำ:

• เพิ่มการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ของกระแสความแตกต่างระหว่างการดำเนินงาน

• หลังจากการติดตั้ง/มอบหมายวงจรป้องกันหรือการซ่อมแซมใหญ่ของหม้อแปลงไฟฟ้า ตรวจสอบการต่อสายรองของ CT ทั้งหมด

• ขันสกรูเทอร์มินอลให้แน่นและใช้วาล์วน้ำหนักสปริงหรือคลิปป้องกันการสั่นสะเทือน

• สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ใช้สายเคเบิลขนานสองเส้นสำหรับการต่อสายรองของวงจรความแตกต่างเพื่อลดความเสี่ยงของการเปิดวงจร

4. ปัญหาการต่อภาคพื้นดินในวงจรรองของการป้องกันความแตกต่าง

บางสถานที่ละเมิดมาตรการป้องกันอุบัติเหตุโดยมีจุดต่อภาคพื้นดินสองจุด—หนึ่งในตู้ป้องกันและอีกหนึ่งในกล่องเทอร์มินอลที่ลานสวิตช์ ความแตกต่างศักย์ภาคพื้นดินที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะในระหว่างฟ้าผ่าหรือการเชื่อมโลหะใกล้เคียง สามารถทำให้เกิดกระแสความแตกต่างปลอมและทำให้ทำงานผิดพลาด

วิธีการแก้ไข:
บังคับใช้การต่อภาคพื้นดินแบบจุดเดียว จุดต่อภาคพื้นดินที่เชื่อถือได้ควรตั้งอยู่ภายในตู้ป้องกันเท่านั้น

5. การเสื่อมสภาพฉนวนของสายเคเบิลรองของ CT

การเสื่อมสภาพฉนวนของสายเคเบิลรองของ CT—มักเกิดจากวิธีการก่อสร้างที่ไม่เหมาะสม—ยังนำไปสู่การทำงานผิดพลาด สาเหตุที่พบบ่อยรวมถึง:

• ความเสียหายของหุ้มสายเคเบิลขณะวาง

• การต่อสายเคเบิลสองเส้นเมื่อยาวไม่เพียงพอ

• การเชื่อมท่อสายเคเบิลขณะที่มีสายเคเบิลอยู่ภายใน ทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อน

สิ่งเหล่านี้สร้างความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่ต่อความเชื่อถือได้ของการป้องกัน

แนวทางป้องกัน:

• ในการบำรุงรักษารายใหญ่ ทดสอบความต้านทานฉนวนระหว่างแกน-ภาคพื้นดินและแกน-แกนโดยใช้เมกโอห์มมิเตอร์ 1000 V อย่างสม่ำเสมอ; ค่าต้องตรงตามข้อกำหนด

• รักษาปลายสายที่เปิดอยู่ที่เทอร์มินอลให้สั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อป้องกันการต่อภาคพื้นดินหรือการสั้นวงจรระหว่างเฟสโดยไม่ตั้งใจจากการสั่นสะเทือน

6. การเลือกทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสสำหรับการป้องกันความแตกต่างตามยาว

การป้องกันความแตกต่างเกี่ยวข้องกับ CT ที่มีระดับแรงดันต่างกัน พร้อมอัตราส่วนและรุ่นที่แตกต่างกัน ทำให้มีคุณสมบัติชั่วขณะที่ไม่ตรงกัน—เป็นแหล่งที่อาจทำให้เกิดการทำงานผิดพลาดหรือไม่สามารถทำงานได้

• ด้าน 500 kV: ใช้ CT ชนิด TP-class (คลาสประสิทธิภาพชั่วขณะ) ซึ่งมีแกนที่มีช่องว่างจำกัดความจำค้างไว้ที่ <10% ของฟลักซ์ความอิ่มตัว ทำให้ปรับปรุงการตอบสนองชั่วขณะได้มาก

• 220 kV และต่ำกว่า: ทั่วไปใช้ CT ชนิด P-class ซึ่งไม่มีช่องว่าง ความจำค้างสูง และมีประสิทธิภาพชั่วขณะต่ำกว่า

คำแนะนำในการเลือก: แม้ว่า CT ชนิด TP-class จะมีประสิทธิภาพทางเทคนิคที่เหนือกว่า แต่ราคาแพงและขนาดใหญ่—โดยเฉพาะด้านแรงดันต่ำ ซึ่งการติดตั้งในท่อรถบัสปิดยาก ดังนั้น ยกเว้นกรณีที่ระบบมีความต้องการพิเศษ CT ชนิด P-class ควรได้รับการพิจารณาหากสามารถตอบสนองความต้องการในการทำงานจริง—หลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายและปัญหาการติดตั้งที่ไม่จำเป็น

นอกจากนี้ ขนาดของสายเคเบิลรองต้องเพียงพอ:

• สำหรับสายเคเบิลที่ยาว ใช้ขนาดตัวนำ ≥4 mm² เพื่อลดภาระและรับประกันความถูกต้อง