Güç transformatörünün longitudinal diferansiyel koruma sisteminin işletimi sırasında karşılaşılan yaygın hatalar nelerdir

Dönüşüm Cihazı Uzunlamasına Diferansiyel Koruma: Yaygın Sorunlar ve Çözümler

Dönüşüm cihazı uzunlamasına diferansiyel koruması, tüm bileşen diferansiyel korumaları arasında en karmaşıktır. İşlem sırasında ara sıra yanlış işlemler olabilmektedir. Kuzey Çin Elektrik Ağı'ndan 1997 istatistiklerine göre, 220 kV ve üzeri dönüşüm cihazları için toplamda 18 yanlış işlem gerçekleşmiştir, bunların 5'i uzunlamasına diferansiyel koruma nedeniyle olmuştur—yaklaşık bir üçte birini oluşturur. Yanlış işlem veya işlem yapmama nedenleri, işletme, bakım ve yönetimle ilgili sorunları, ayrıca üretim, montaj ve tasarım sorunlarını içerir. Bu makale, yaygın saha ile ilgili sorunları analiz ederek pratik azaltma yöntemlerini sunmaktadır.

1. Dönüşüm Cihazı İniş Akımı Nedeniyle Oluşan Dengesiz Akım

Normal işlem sırasında, manyetize akım sadece enerji verilen tarafta akar ve diferansiyel korumada dengesiz akım oluşturur. Genellikle, manyetize akım, nominal akımdan %3–%8 arasındadır; büyük dönüşüm cihazları için genellikle %1'in altında kalır. Dış hatalarda, gerilim düşüşleri manyetize akımı azaltarak etkisini minimuma indirir. Ancak, yüklenmemiş bir dönüşüm cihazının enerjilendirilmesi veya dış bir hata temizlendikten sonraki gerilim kurtarma sırasında, iniş akımı nominal akımin 6-8 katına ulaşabilir.

Bu iniş akımı, önemli derecede periyodik olmayan bileşenler ve yüksek mertebeden harmonikleri içerir, çoğunlukla ikinci harmoniktir ve akım dalga formunda kesintiler (ölüler) gösterir.

Uzunlamasına diferansiyel koruma içinde azaltma yöntemleri:

(1) Hızlı doyuran akım dönüştürücülere sahip BCH tipi röleler:
Dış hatalarda, yüksek periyodik olmayan bileşen hızlı doyuran dönüştürücünün çekirdeğini hızla doyurarak, dengesiz akımın röle bobininin üzerine aktarılmasını önler—böylece yanlış atlamayı önler. İç hatalarda, ilk başta periyodik olmayan bileşenler var olsa da, yaklaşık 2 döngü içinde zayıflar. Bundan sonra, sadece periyodik hata akımı akar, hassas röle işlemini sağlar.

(2) İkinci harmonik kısıtlama kullanan mikroişlemci tabanlı röleler:
Çoğu modern dijital röle, ikinci harmonik engelleme kullanarak iniş akımını iç hatadan ayırt eder. Dış hata temizlendiğinde yanlış işlem gerçekleşirse:

• Faz bazında ("VE") kısıtlamadan maksimum faz ("VEYA") kısıtlama moduna geçin.

• İkinci harmonik kısıtlama oranını %10–%12'ye indirin.

• Hata temizlendikten sonra beşinci harmonik içeriği de yüksek olan sistemlerde, beşinci harmonik kısıtlama ekleyin.

• Çift diferansiyel koruması olan dönüşüm cihazlar için, iniş akımını belirlemek üzere dalga simetri prensiplerini kullanmayı düşünün—bu yöntem, sadece harmonik kısıtlamaya kıyasla daha hassas ve güvenlidir.

2. CT İkincil Devrelerinde Yanlış Bağlantı

Yanlış işlemi tekrarlayan bir neden, akım dönüştürücüsü (CT) ikincil uçlarının polaritesinin ters olmasıdır—yetersiz eğitim, tasarım çizimlerinden sapma veya yeterli komisyon kontrolsüzünden kaynaklanır.

Önleyici uygulama:
Yeni kurulumdan, düzenli testten veya herhangi bir ikincil devre değişikliğinden sonra, uzunlamasına diferansiyel koruyucu hizmete alınmadan önce, dönüşüm cihazı yüklendirilmeli ve aşağıdaki kontroller yapılmalıdır:

• Diferansiyel döngüdeki dengesiz gerilimi yüksek impedanslı bir voltmetre ile ölçün; bu, kod sınırlarına uygun olmalıdır.

• Tüm taraflardaki ikincil akımların büyüklüğünü ve faz açısını ölçün.

• Aynı faz akımlarının vektör toplamının sıfır veya sıfıra yakın olduğunu doğrulayan altıgen vektör diyagramı oluşturun, doğru bağlantıyı onaylayın.

Sadece bu doğrulamalar sonrasında koruma resmen hizmete girebilir.

3. İkincil Devrelerde Zayıf Temas veya Açık Devre

CT ikincil döngülerinde gevşek bağlantılar veya açık devreler nedeniyle yıllık yanlış işlemler yaşanmaktadır.

Öneriler:

• İşlem sırasında diferansiyel akımın gerçek zamanlı izlenmesini güçlendirin.

• Röle kurulumu/komisyon sonrası veya büyük dönüşüm cihazı onarımlarından sonra, tüm CT ikincil bağlantılarını inceleyin.

• Terminal vidalarını sıkın ve yaylı şeritler veya titreşim önleyici klipsler kullanın.

• Kritik uygulamalar için, açık devre riskini azaltmak üzere diferansiyel ikincil kablolamada iki paralel kablo kullanın.

4. Diferansiyel Koruma İkincil Devrelerinde Toplanma Problemleri

Bazı yerlerde, koruma dolabında ve anahtarlık terminal kutusunda iki topalanma noktası olması anti-kaza önlemlerine aykırıdır. Özellikle yıldırım veya yakındaki kaynak sırasında oluşan toprak potansiyel farkı, yanıltıcı diferansiyel akım oluşturabilir ve yanlış atlamaya neden olabilir.

Çözüm:
Tek noktalı toplanmayı sıkıca uygulayın. Tek güvenilir toprak noktası, koruma dolabının içinde yer almalıdır.

5. CT İkincil Kablosundaki yalıtım Bozulması

CT ikincil kablosundaki yalıtım bozulması—genellikle kötü inşaat uygulamalarından dolayı—yanlış işlemlere neden olur. Yaygın nedenler şunlardır:

• Kablonun serili olduğu sırada kabuk hasarı,

• Uzunluğu yetersiz olduğunda iki kablonun birleştirilmesi,

• Kablonun içindeyken boruların kaynaklanması, termal hasara neden olur.

Bu durum, koruma güvenilirliği açısından gizli riskler yaratır.

Önleyici önlemler:

• Büyük ekipman bakımı sırasında, her çekirdek-ara toprak ve çekirdek-çekirdek arasındaki yalıtım direncini 1000 V megohmmetre ile düzenli olarak test edin; değerler, kod gerekliliklerine uymalıdır.

• Titreşim nedeniyle kazara topraklanma veya faz arası kısa devrelerden korunmak için terminallerdeki açık kabloları mümkün olduğunca kısa tutun.

6. Uzunlamasına Diferansiyel Koruma için Akım Dönüştürücülerinin Seçimi

Diferansiyel koruma, farklı gerilim seviyelerindeki CT'leri içerir, çeşitli oranlar ve modellerle, geçici özelliklerin uyuşmazlığı—yanlış işlem veya işlem yapmama potansiyel bir kaynağıdır.

• 500 kV tarafı: Geçici performans sınıfı (TP sınıfı) CT'leri kullanın, kapanmış çekirdekleri, doyum akımının %10'un altında kalacak şekilde remanensini sınırlar, geçici tepkiyi büyük ölçüde iyileştirir.

• 220 kV ve altı: Genellikle P sınıfı CT'leri kullanılır, havada boşluk yoktur, daha yüksek remanens ve daha fakir geçici performansa sahiptir.

Seçim rehberi: TP sınıfı CT'ler, teknik performans açısından üstün olsa da, pahalı ve hacimsizdir—özellikle düşük gerilim tarafında, kapalı bus duktaki kurulum zor olabilir. Bu nedenle, özel sistem gereklilikleri olmadığı sürece, P sınıfı CT'ler, gerçek operasyonel ihtiyaçları karşıladıklarında tercih edilmelidir—gereksiz maliyet ve kurulum zorluklarından kaçınılmalı.

Ayrıca, ikincil kablo kesiti yeterli olmalıdır:

• Uzun kablo uzunlukları için, yükü minimize etmek ve doğruluğu sağlamak için en az 4 mm² kesitli iletken kullanılmalıdır.