Transformatör diferansiyel koruma ve diğer diferansiyel koruma ürünleri | CANWIN

Ayrıca, transformatörün çeşitli anormal çalışma koşulları da mevcuttur; bunlar başlıca düşük yağ seviyesi, yüksek yağ sıcaklığı veya basıncı, yüksek transformatör nötr nokta gerilimi, aşırı yük, aşırı akım, aşırı uyarma vb. durumları içerir.

Farklı arızaları veya anormal çalışma koşullarını izlemek için, ana koruma ve yedek koruma olmak üzere ikiye ayrılan çeşitli koruma sistemleri kurduk ve ana koruma sistemi hızlı müdahale özelliklerine sahiptir.

Bölüm 2: Diferansiyel koruma

Boyuna diferansiyel koruma, transformatörün ana koruma sistemlerinden biridir ve koruma, her iki taraftaki anahtarları anında devre dışı bırakacak şekilde çalışır. Koruma alanı, diferansiyel korumanın her iki tarafındaki akım transformatörleri arasındaki kısımdır ve transformatör gövdesini, akım transformatörü ile transformatör arasındaki bağlantı hatlarını içerir. 2017 yılında, 220 kV'luk bir trafo merkezinin 2 numaralı ana transformatörünün 35 kV tarafındaki parafudrda AB faz atlamalı deşarj meydana geldi ve parafudr şasisi deşarj nedeniyle hasar gördü; 35 kV parafudr, ana transformatörün alçak gerilim tarafında, reolojik transformatör ile ana transformatör arasında yer aldığından, boyuna diferansiyel koruma aralığı içindeydi. Ana transformatörün iki koruma sistemi de doğru şekilde çalıştı ve arıza izole edildi.

01

Diferansiyel korumanın temel mantığı

Mevcut transformatör boyuna diferansiyel koruma sistemi, mikrobilgisayar tabanlı koruma cihazı kullanır ve her fazın akımı ayrı ayrı koruma cihazına girer; boyuna diferansiyel koruma ise yazılım algoritması ile gerçekleştirilir. Boyuna diferansiyel korumanın temel prensibini açıklamak için bir fazı örnek olarak ele alacağız.

Koruma cihazının "hissettiği" diferansiyel akım, iki bobinin sekonder akımlarının vektörel toplamıdır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, sistem normal çalışırken veya dışarıdan kısa devre olduğunda, iki bobinin sekonder akımları aynı büyüklükte ve zıt kutupludur ve diferansiyel akım 0'dır ve bu sırada koruma devreye girmez. Şekil 2'de gösterildiği gibi, koruma aralığı içinde bir toprak kaçağı meydana geldiğinde, sekonder akımlar eşit büyüklükte ve kutupludur ve diferansiyel akım, sekonder akımların toplamıdır. Diferansiyel başlangıç ​​değerine ulaşıldığında, koruma devreye girer.

Yukarıda açıklanan reolojik ikincil bobin bağlantı yöntemine dayanarak, boyuna diferansiyel koruma, farklı taraflardaki akım vektörlerine faz ayarlaması, sıfır dizi akımının ortadan kaldırılması ve genlik dönüşümü ekleyerek bir diferansiyel akım hesaplama yöntemi oluşturur ve ardından oran frenleme karakteristik eğrisini tanıtır. Korumanın temel mantığını oluşturur.

YN-d11 kablolamasını örnek alarak, kablolama şeması ve akım fazör diyagramı Şekil 3'te gösterilmiştir. Yüksek ve düşük taraf fazörleri arasında 30°'lik bir açı farkı olduğundan, normal çalışma sırasında iki akımın vektör toplamının 0 olmadığı ve öncelikle faz dönüşümünün gerekli olduğu görülebilir. Dönüşümden sonra, aynı fazın yüksek ve düşük tarafları aynı faza sahip olur.

Faz dönüştürmenin iki yöntemi vardır; biri Y tarafına dayanır, böylece D tarafındaki akım fazı Y tarafındaki akım fazıyla aynı olur, buna "açısal yıldız" denir. En yaygın açısal yıldız koruma cihazı Narui Jibao RCS-978 vb.'dir. Dönüştürme formülü şöyledir:

Diğeri ise d tarafına dayanır, böylece Y tarafının akım fazı d tarafınınkiyle tutarlı olur ve buna "yıldız dönüş açısı" denir. Mevcut koruma cihazlarının çoğu yıldız dönüş açısı yöntemini kullanır ve dönüşüm formülü şöyledir:

Sıfır dizi akımının ortadan kaldırılmasının amacı, boyuna diferansiyel korumanın hatalı çalışmasını önlemektir. YN-d kablolamasında, yüksek gerilim tarafının dışında bir toprak arızası meydana geldiğinde, yüksek gerilim Y tarafında sıfır dizi akımı akar, ancak düşük gerilim d tarafında sıfır dizi akımı yoktur ve her iki taraftaki sıfır dizi akımları dengelenemez, bu nedenle diferansiyel koruma arızalanır. "Yıldız dönüş açısı" dönüştürme modunda, Y tarafındaki faz kaymasından sonra iki akım arasındaki fark sıfır akımını filtrelemiştir, bu nedenle herhangi bir önlem alınmasına gerek yoktur. "Açıdan yıldıza" dönüştürme modunda, sıfır dizi akımı kompanzasyonu Y tarafı akım vektörü üzerinde gerçekleştirilir ve kompanzasyon formülü şöyledir:

Transformatörün dönüşüm oranı ile her iki tarafın reolojik dönüşüm oranındaki farklılık nedeniyle, normal çalışma veya harici arıza sırasında transformatörün her iki tarafındaki diferansiyel akımın ikincil genliği aynı olamaz. Bu durumda, genlik dönüşümü yapılması, bir taraftaki akım değerinin referans alınması, her iki taraftaki gerilime ve reolojik orana göre diğer taraftaki denge katsayısının hesaplanması ve diğer taraftaki akımın bu denge katsayısı ile çarpılması gerekir; böylece cihazın iç hesaplamasında diferansiyel akım 0 olur.

İç arızalar durumunda eylem hassasiyetini daha da iyileştirmek ve dış arızaların dengesiz akımını güvenilir bir şekilde önlemek için, boyuna diferansiyel koruma, oran frenleme karakteristik eğrisine sahip bir diferansiyel eleman kullanır. Oran frenleme eğrisinin dikey ekseni diferansiyel akımı, yatay ekseni frenleme akımını, eğrinin üst kısmı eylem alanını ve alt kısmı frenleme alanını temsil eder. Mevcut karakteristik eğriler esas olarak iki tipe ayrılır: iki segmentli kesikli çizgi tipi ve üç segmentli kesikli çizgi tipi.

Şekil 4'ün sol tarafındaki şekilde iki segmentli kesikli çizgi oranlı frenleme eğrisi gösterilmiştir. Eğri, orijinden geçen ABC tipi veya orijinden geçmeyen ABD tipi olabilir. Çoğu cihaz ABC tipindedir.

Şekil 4'ün sağ tarafındaki şekilde üç segmentli kesikli çizgi oranlı frenleme eğrisi gösterilmiştir ve bu eğri iki tipe ayrılabilir: biri AB segmenti için yatay çizgi, diğeri ise AB segmenti için eğik çizgi. AB bölümünde yatay çizgiye sahip ekipmanlar arasında Guodian Nanzi PST-1200U, ABB'nin RET-316, Xuji WBH-801 ve SEL-387; AB bölümünde eğik çizgiye sahip ekipmanlar arasında ise Sifang CSC-326, Shenrui PRS-778 ve South Swiss RCS-978 yer almaktadır.

02

Diferansiyel koruma nasıl kontrol edilir?

Boyuna diferansiyel koruma doğrulama işlemi, oran frenleme karakteristik eğrisine göre gerçekleştirilir; eğrinin üstündeki koruma devreye girer, eğrinin altındaki koruma ise devre dışı kalır:

1) Bir nokta seçin. Boyuna diferansiyel koruma doğrulaması için 3-5 nokta seçin; ilk nokta, minimum çalışma akımı Iop.min'i doğrulamak için Şekil 4'ün dikey ekseni üzerinde seçilir; ikinci ve üçüncü noktalar, bükülme noktası akımı Ires'i doğrulamak için bükülme noktası üzerinde seçilir; ayrıca, eğimi doğrulamak için her eğim üzerinde bir nokta seçin.

2) Değeri hesaplayın. Transformatörün her iki tarafındaki başlangıç ​​akım değerini, denge katsayısını ve dengeyi hesaplayın; ardından cihazın oran frenleme eğrisine göre her kontrol noktasının her iki tarafındaki akım büyüklüğünü ve faz açısını hesaplayın.

3) Eğriyi doğrulayın. Sabit değişken yöntemini uygulayarak kontrol noktasındaki bir akımı sabitleyin ve diğer akımın büyüklüğünü değiştirerek kontrol noktasını yukarı ve aşağı, etki alanı ve frenleme alanı arasında hareket ettirin ve koruma cihazının doğru çalışıp çalışmadığını doğrulayın.

03

Diferansiyel koruma için yardımcı bileşenler

Diferansiyel korumayı daha güvenilir hale getirmek için, koruma mantığı başlatma, hızlı kesme ve kilitleme gibi bileşenleri de içerir:

1) Başlangıç ​​elemanı: Başlangıç ​​değişkeni, üç fazlı diferansiyel akımın maksimum değerini, akım değişim miktarını vb. içerir. Başlangıç ​​değişkeni herhangi bir başlangıç ​​değerinden büyük olduğunda, koruma cihazı diferansiyel korumayı açar.

2) Diferansiyel hızlı kesme elemanı: Yüksek kısa devre akımı seviyesinde, akım transformatörünün doygunluğu nedeniyle ikinci harmonik büyük bir frenleme torku oluşturur ve diferansiyel eleman hareket etmeyi reddeder. Koruma reddini önlemek için cihaza diferansiyel hızlı etkili bir eleman takılır. Kısa devre akımı nominal akımın 4~10 katına ulaştığında, hızlı etkili eleman hızla çıkışa hareket eder. Ayrıca, büyük bir kısa devre akımı olduğunda her iki taraftaki akım transformatörlerinin geçici karakteristiklerinin tutarsızlığından kaynaklanan korumanın yanlış çalışmasını önlemek için, transformatörler de dahil olmak üzere ana ekipmanın diferansiyel korumasının her iki tarafındaki akım transformatörlerinin ilgili karakteristikleri tutarlı olmalıdır (On Sekizinci Karşı Önlem 15.1. 10). Bir trafo merkezinin 2 numaralı ana transformatörünün yüksek gerilim tarafı, 2/3 kablolamanın ikinci dizisine bağlanır ve bu dizi başka bir bağlantı hattına bağlanır; 2017 yılında, dizideki şalterin B fazında tek fazlı toprak kaçağı meydana geldi ve ana transformatör gövdesi için iki adet diferansiyel koruma sistemi devreye girdi. Hızlı kesme elemanı, ana transformatörün her iki tarafındaki şalterleri devre dışı bıraktı; bağlantı hattının her iki tarafındaki bölünmüş fazlı akım diferansiyel koruması, ilgili taraftaki şalterin B fazını kesti ve ardından tek fazlı yeniden kapatma işlemi başarılı oldu.

3) Uyarıcı ani akım engelleme elemanı: Havadan düşen transformatör ve transformatör alanı dışındaki kısa devre kesildiğinde, büyük bir uyarıcı ani akım oluşacaktır. Uyarıcı ani akımın neden olduğu diferansiyel akımın cihazda arızaya yol açmasını önlemek için, dalga formu bozulması (aralıklı veya asimetrik diferansiyel akım dalga formu), harmonik bileşen tanımlama (ikinci veya üçüncü harmonik içerik), uyarıcı ani akımın bulanık tanımlanması gibi yöntemlerle boyuna fark koruması için bir ani akım engelleme elemanı kurulur. Bununla birlikte, transformatör gerçekten havadan düştüğünde, özellikle ilk havadan düşmede, ana gövdenin yetersiz manyetik alan giderme işleminden dolayı diferansiyel koruma yine de arızalanabilir ve havadan düşen diferansiyel akımın harmonik içeriği, harmonik bileşen engelleme eşiğinden daha düşük olabilir. Artık manyetizmanın transformatörün boş şarjı üzerindeki etkisini temel olarak ortadan kaldırmak için, manyetik alan giderme önlemleri alınabilir ve başka bir boş şarj işlemi gerçekleştirilebilir veya ana transformatörün normal çalışmasını sağlamak için ikinci harmonik engelleme eşiği geçici olarak düşürülebilir.

4) Akım trafosu bağlantı kesme elemanı: Akım trafosunun ikincil fazı bağlantısı kesildiğinde, diferansiyel akım, bağlantı kesilen fazın yük akımı olur ve koruma arızalanabilir. Bu durumda, sıfır sekans akımı, faz akımı değişiklikleri, faz geriliminde anormal ani düşüş vb. belirtiler akım trafosunun bağlantısının kesildiğini değerlendirmek için kullanılabilir.

5) Akım Trafosu Doygunluk Engelleme Elemanı: Harici bir arıza meydana geldiğinde, akım trafosu doygunluğu diferansiyel korumanın arızalanmasına neden olur; bu nedenle koruma cihazı, bir akım trafosu doygunluk engelleme algılama elemanı ile donatılmıştır. Akım trafosu doygun hale geldiğinde, belirli bir süre sonra diferansiyel akım oluşur; bu nedenle cihaz, akım trafosunun doygun olup olmadığını belirlemek için frenleme akımı ve diferansiyel akımın zamanlama tutarlılığını kullanır. Ayrıca, akım trafosu doygunluğunun transformatör boyuna diferansiyel korumasına etkisini en aza indirmek için, doğru limit faktörüne (ALF) ve daha yüksek nominal bükülme noktası gerilimine sahip akım trafoları kullanılır (18 maddelik karşı önlemler 15.1.12).

Bölüm 3: Diğer diferansiyel koruma yöntemlerine giriş

1.

bölünmüş taraf diferansiyel koruması

Bölünmüş taraflı diferansiyel koruma, transformatörün Y tarafı sargısını korunan nesne olarak alan ve faza göre her iki taraftaki sargıların ilk ve son akım transformatörlerinden (CT) oluşan bir diferansiyel koruma türüdür. Şekil 5'teki kendiliğinden kuplajlı A fazını örnek alırsak, koruma TA1A, TA2a' ve TA3A'dan oluşur. Kirchhoff'un akım yasasına göre, her iki uçtaki akımlar arasında elektromanyetik kuplaj ilişkisi yoktur, bu nedenle koruma, ani akım engelleme elemanlarına, diferansiyel ani etki elemanlarına ve aşırı uyarma engelleme elemanlarına ihtiyaç duymaz. Ayrıca, bölünmüş taraflı diferansiyel korumanın çalışma akımının sabit değeri daha düşüktür ve hassasiyeti boyuna diferansiyel korumaya göre daha yüksektir. Ancak bu korumanın dezavantajı, sargılar arası kısa devreyi koruyamamasıdır.

2.

Bölünmüş faz diferansiyel koruma

Faz ayırmalı diferansiyel koruma, transformatörün her bir faz sargısını korunan nesne olarak alan ve her faz sargısının her iki tarafında akım transformatörlerinden (CT) oluşan bir diferansiyel koruma türüdür (örnek). Bu koruma, transformatörün belirli bir fazındaki tüm arızaları, alçak gerilim tarafındaki uçlar hariç, yansıtabilir; ancak bir ani akım engelleme elemanı gereklidir.

3.

Düşük voltaj tarafında hücre diferansiyel koruması

Faz ayırma diferansiyel korumasının alçak gerilim tarafındaki iletken teller için koruma aralığı bulunmadığından, faz ayırma diferansiyel korumasına ek olarak hücre diferansiyeli koruması devreye alınmıştır. Alçak gerilim tarafındaki diferansiyel koruma, alçak gerilim tarafındaki üçgen iki fazlı sargının iç akım trafosu (CT) ve iki fazlı sargının diferansiyel akımını yansıtan akım trafosundan (CT) oluşur. Ani akım engelleme elemanına sahiptir, ancak sargıdan sargıya arızalara yanıt vermez.

4.

Sıfır sıralı diferansiyel koruma

Sıfır dizili diferansiyel koruma, transformatörün nötr nokta tarafında sıfır dizili akım transformatörlerinden ve transformatörün yıldız tarafında sıfır dizili akım transformatörlerinin devrelerinden oluşur. Şekil 6 ve 7, sırasıyla bölge dışında ve bölge içinde toprak arızaları meydana geldiğinde oluşan akım döngülerini göstermektedir. Benzer şekilde, bu korumanın sekonder akımları elektromanyetik kuplaj ilişkisine sahip değildir, bu nedenle koruma cihazının uyarma ani akım engelleme elemanına veya aşırı uyarma engelleme elemanına ihtiyacı yoktur; aynı zamanda, transformatör sargısının toprak arızasına karşı daha hassastır. Bununla birlikte, sıfır dizili diferansiyel koruma yalnızca yüksek ve orta gerilim tarafındaki iç toprak arızasını yansıtabilir ve sargılar arası kısa devreyi koruyamaz.