Ano ang mga karaniwang pagkakamali na kinakaharap sa operasyon ng longitudinal differential protection ng power transformer?

Proteksyon ng Longitudinal Differential ng Transformer: Karaniwang mga Isyu at Solusyon

Ang proteksyon ng longitudinal differential ng transformer ang pinakamahirap sa lahat ng komponente ng differential protection. Minsan may maling operasyon na nangyayari habang ito ay nagsasagawa. Ayon sa estadistika noong 1997 mula sa North China Power Grid para sa mga transformer na 220 kV pataas, mayroong 18 maliit na operasyon sa kabuuan, kung saan 5 ay dahil sa longitudinal differential protection—na sumasakop sa halos one-third. Ang mga sanhi ng maling operasyon o hindi pag-operate ay kasama ang mga isyu sa operasyon, pagmamanage, at pag-aalamin, pati na rin ang mga problema sa paggawa, pagsasakatuparan, at disenyo. Ang artikulong ito ay nag-aanalisa ng mga karaniwang field-related na isyu at nagbibigay ng praktikal na pamamaraan ng mitigasyon.

1. Hindi Balanse na Kuryente Dahil sa Inrush Current ng Transformer

Sa normal na operasyon, ang magnetizing current ay lumilipad lamang sa side na may enerhiya at lumilikha ng hindi balanse na kuryente sa differential protection. Sa pangkalahatan, ang magnetizing current ay 3%–8% ng rated current; para sa malalaking transformer, ito ay karaniwang mas kaunti sa 1%. Sa panahon ng panlabas na pagkasira, ang pagbaba ng voltage ay binabawasan ang magnetizing current, na nagpapaliit ng epekto nito. Gayunpaman, sa panahon ng pagbabago ng walang laman na transformer o pagbabawi ng voltage pagkatapos ng pagkasara ng panlabas na pagkasira, maaaring mangyari ang malaking inrush current—na umabot sa 6–8 beses ang rated current.

Ang inrush na ito ay naglalaman ng mahalagang non-periodic components at mataas na harmonics, pangunahing ang ikalawang harmonic, at nagpapakita ng pagkakahiwalay ng waveform ng kuryente (dead angles).

Mga pamamaraan ng mitigasyon sa longitudinal differential protection:

(1) BCH-type relays na may fast-saturating current transformers:
Sa panahon ng panlabas na pagkasira, ang mataas na non-periodic component ay mabilis na sumasadya sa core ng fast-saturating transformer, na nagpapahinto ng hindi balanse na kuryente mula sa relay coil—na nag-iwas sa maling pag-trigger. Sa panahon ng panloob na pagkasira, bagama't may non-periodic components sa unang bahagi, ito ay nabubuwag sa loob ng ~2 cycles. Pagkatapos, ang periodic fault current lang ang lumilipad, na nagbibigay-daan sa sensitibong operasyon ng relay.

(2) Microprocessor-based relays na gumagamit ng second-harmonic restraint:
Ang karamihan sa modernong digital relays ay gumagamit ng second-harmonic blocking upang makilala ang inrush mula sa panloob na pagkasira. Kung may maling operasyon sa panahon ng pag-clear ng panlabas na pagkasira:

• Mag-shift mula sa phase-by-phase ("AND") restraint patungo sa maximum-phase ("OR") restraint mode.

• Bawasan ang second-harmonic restraint ratio hanggang 10%–12%.

• Sa mga sistema na may malaking kapasidad kung saan ang fifth-harmonic content ay mababa din pagkatapos ng pag-clear ng pagkasira, idagdag ang fifth-harmonic restraint.

• Para sa mga transformer na may dual differential protections, isaalang-alang ang paggamit ng waveform symmetry principles upang kilalanin ang inrush—ang pamamaraang ito ay mas sensitibo at handa kaysa sa solo harmonic restraint.

2. Maliang Wiring sa CT Secondary Circuits

Isa sa mga nag-uulit na sanhi ng maling operasyon ay ang reversed polarity ng secondary terminals ng current transformer (CT)—isa sa resulta ng hindi sapat na pagsasanay, pagbabago sa design drawings, o hindi sapat na pagsusuri ng commissioning.

Pampreventive na praktika:
Bago ilagay ang longitudinal differential protection sa serbisyo—pagkatapos ng bagong pagsasakatuparan, regular na pagsusuri, o anumang pagbabago sa secondary circuit—dapat ang transformer ay may load, at ang mga sumusunod na pagsusuri ay dapat gawin:

• Sukatin ang hindi balanse na voltage sa differential loop gamit ang high-impedance voltmeter; ito ay dapat sumunod sa code limits.

• Sukatin ang magnitude at phase angle ng secondary currents sa lahat ng sides.

• Gumawa ng hexagonal vector diagram upang tiyakin na ang vector sum ng same-phase currents ay zero o malapit sa zero, na nagpapatunay ng tama na wiring.

Kailangan ang mga pag-verify na ito bago ang proteksyon ay opisyal na ilagay sa serbisyo.

3. Masamang Contact o Open Circuit sa Secondary Circuits

Ang maling operasyon dahil sa loose connections o open circuits sa CT secondary loops ay nangyayari taon-taon.

Mga rekomendasyon:

• Palakasin ang real-time monitoring ng differential current sa panahon ng operasyon.

• Pagkatapos ng pagsasakatuparan/commissioning ng relay o major overhauls ng transformer, inspeksyunin ang lahat ng CT secondary connections.

• I-tighten ang terminal screws at gamitin ang spring washers o anti-vibration clips.

• Para sa critical applications, gamitin ang dalawang parallel cables para sa differential secondary wiring upang iwasan ang risk ng open-circuit.

4. Mga Isyu sa Grounding sa Differential Protection Secondary Circuits

Ang ilang lugar ay lumalabag sa anti-accident measures sa pamamagitan ng pagkakaroon ng dalawang grounding points—isang punto sa protection cabinet at isa pa sa switchyard terminal box. Ang resultang ground potential difference, lalo na sa panahon ng lightning o nearby welding, ay maaaring mag-induce ng spurious differential current at maging sanhi ng maling pag-trigger.

Solusyon:
Makapipigil sa single-point grounding. Ang tanging reliable ground point ay dapat matatagpuan sa loob ng protection cabinet.

5. Pagkakawala ng Insulation ng CT Secondary Cables

Ang pagkakawala ng insulation ng CT secondary cables—madalas dahil sa mahinang construction practices—ay nagdudulot din ng maling operasyon. Ang mga karaniwang sanhi ay kasama:

• Damage sa cable sheath sa panahon ng laying,

• Pag-splice ng dalawang cables kung ang length ay hindi sapat,

• Welding ng cable conduits na may cables sa loob, na nagdudulot ng thermal damage.

Ang mga ito ay lumilikha ng hidden risks sa reliabilidad ng proteksyon.

Mga preventive measures:

• Sa panahon ng major equipment maintenance, periodic test ang insulation resistance sa bawat core-to-ground at core-to-core gamit ang 1000 V megohmmeter; ang mga values ay dapat sumunod sa code requirements.

• Panatilihin ang exposed wire ends sa terminals na mahaba bilang posible upang iwasan ang accidental grounding o phase-to-phase short circuits dahil sa vibration.

6. Paggamit ng Current Transformers para sa Longitudinal Differential Protection

Ang differential protection ay kasama ang CTs sa iba't ibang voltage levels, na may iba't ibang ratios at models, na nagdudulot ng mismatched transient characteristics—isa sa potensyal na source ng maling operasyon o hindi pag-operate.

• 500 kV side: Gamitin ang TP-class CTs (transient-performance class), na may gapped cores na limitado ang remanence sa <10% ng saturation flux, na malaki ang improvement sa transient response.

• 220 kV at ibaba: Karaniwan ang paggamit ng P-class CTs, na walang air gap, mas mataas na remanence, at mas mahinang transient performance.

Paggabay sa pagpili: Habang ang TP-class CTs ay nagbibigay ng superior na teknikal na performance, sila ay mahal at bulky—lalo na sa low-voltage side, kung saan mahirap ang pag-install sa enclosed bus ducts. Kaya, maliban sa espesyal na system requirements, ang P-class CTs ay dapat paboran kung sila ay nakakasatisfy ng aktwal na operational needs—na iwasan ang hindi kinakailangang cost at installation challenges.

Karagdagang, ang cross-section ng secondary cable ay dapat sapat:

• Para sa mahabang cable runs, gamitin ang ≥4 mm² conductor size upang minimisin ang burden at tiyakin ang accuracy.